脉冲发生器电路、相关系统以及方法技术方案

本公开的实施例涉及脉冲发生器电路、相关系统以及方法。根据实施例，脉冲发生器电路包括：LC谐振电路，耦合在第一节点与参考节点之间；第一开关，耦合在第一节点与参考节点之间；开关网络，包括耦合在第一节点与参考驱动节点之间的第二开关；驱动电路，其输出耦合到第一开关和开关网络的第二开关。驱动电路被配置为，在重复的周期中，在谐振周期期间，当流过LC谐振电路的电感器的电流增加时，闭合第一电子开关，当流过电感器的电流达到阈值时，断开第一电子开关，当第一电子开关被断开时，针对脉冲持续时间闭合开关网络的第二电子开关，其中流过电感器的电流被换向朝向第二电子开关和相应驱动节点，以及在脉冲持续时间过期时断开第二电子开关。第二电子开关。第二电子开关。

【技术实现步骤摘要】
脉冲发生器电路、相关系统以及方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年7月7日提交的意大利专利申请No.102020000016423的权益，该申请于此通过引用并入本文。


[0003]本说明涉及脉冲发生器电路。一个或多个实施例可应用于例如驱动激光二极管阵列的脉冲发生器电路中。

技术介绍

[0004]由于其3D能力和在不利天气条件/黑暗中操作的能力，LIDAR(光检测和测距或激光成像检测和测距)系统正越来越多地被应用，可能与雷达系统和照相机结合，用于环境地图绘制和其他安全应用，诸如在汽车领域中的紧急制动、行人检测和碰撞躲避。
[0005]超短高电流脉冲(诸如具有在数十安培的强度并且具有在(亚)纳秒范围中的，例如100ps量级，上升时间和下降时间)对于用于LiDAR系统的激光二极管来说是被期望的，该LiDAR系统利用飞行时间(ToF)技术在中、短距离范围内检测距离。
[0006]包括按顺序激活或并行激活的激光二极管的激光二极管阵列也用于改善在接收到的返回信号中的信噪比(S/N)。多通道驱动器提供了选择以高强度窄电流脉冲激活的(多个)二极管的可能性。
[0007]这种高强度窄脉冲的生成表示在激光二极管驱动器的设计中的挑战。
[0008]脉冲持续时间的精确控制不能够独立地通过作用于功率开关的开关时间来获得：例如，互联件的寄生电感限制在电流上升与下降期间的di/dt，并且强烈地影响脉冲持续时间。在驱动阵列中的以共同阴极连接的多个激光二极管时，发生附加的问题。

技术实现思路

[0009]根据实施例，一种脉冲发生器电路包括：LC谐振电路，耦合在第一节点与参考节点之间；充电电路，耦合到LC谐振电路；第一电子开关，耦合在第一节点与参考节点之间，第一电子开关与LC谐振电路并联；开关网络，包括耦合在第一节点与开关网络的相应驱动节点之间的第二电子开关，相应驱动节点被配置为被耦合到相应电负载；以及驱动电路，具有被耦合到第一电子开关以及开关网络的第二电子开关的输出。该驱动器电路被配置为在重复的周期中：在谐振周期期间，当流过LC谐振电路的电感器的电流增加时，闭合第一电子开关，当流过电感器的电流达到阈值时，断开第一电子开关，当第一电子开关被断开时，针对脉冲持续时间闭合开关网络的第二电子开关，其中流过电感器的电流被换向朝向第二电子开关和相应驱动节点,以及在脉冲持续时间过期时断开第二电子开关。
[0010]根据另一个实施例，一种激光二极管系统包括：脉冲发生器，包括：LC谐振电路，耦合在第一节点与参考节点之间，第一电子开关，耦合在第一节点与参考节点之间，第一电子开关与LC谐振电路并联以及多个开关网络，多个开关网络各自包括耦合在第一节点与开关
网络的相应驱动节点之间的第二电子开关，其中相应驱动节点被配置为被耦合到多个激光二极管中的相应激光二极管；以及驱动器电路。驱动器电路被配置为：在谐振周期期间，当流过LC谐振电路的电感器的电流增加时，闭合第一电子开关，针对相应脉冲持续时间，顺序地闭合多个开关网络的第二开关，其中在每个相应脉冲持续时间期间，其中多个开关网络中的一个开关网络的第二电子开关被闭合，同时多个开关网络中的其他开关网络的第二电子开关被断开，以及在其相应脉冲持续时间过期之后，断开多个开关网络的每个第二开关。
[0011]根据另一个实施例，一种操作脉冲发生器电路的方法包括多个步骤。脉冲发生器电路包括：LC谐振电路，耦合在第一节点与参考节点之间，第一电子开关，耦合在第一节点与参考节点之间，并且第一电子开关与LC谐振电路并联，以及多个开关网络，其中每个开关网络包括耦合在第一节点与相应驱动节点之间的第二电子开关，驱动节点与其相应开关网络关联，驱动节点被配置为被耦合到多个电负载中的相应电负载。方法包括以下步骤：在谐振周期期间，在流过LC谐振电路的电感器的电流增加时，闭合第一电子开关；针对相应的脉冲持续时间，顺序地闭合多个开关网络的第二开关，其中在每个相应脉冲持续时间期间，其中多个开关网络中的一个开关网络的第二电子开关被闭合，同时多个开关网络中的其他开关网络的第二电子开关被断开；以及在其相应脉冲持续时间过期之后，断开多个开关网络的每个第二开关。
附图说明
[0012]从以下对其实际实施方式的详细描述中，实施例的特点和优点将变得明显，通过非限制性示例的方式在附图中示出，其中：
[0013]图1是包括激光二极管阵列和相关联的脉冲发生器的常规系统的示例性框图；
[0014]图1A是在图1的系统中换向回路的等效电路的电路图；
[0015]图2是本说明的实施例的框图；
[0016]图2A至图2E是本说明的实施例中可以出现的各种信号的可能时间行为的图示；
[0017]图3是本说明的实施例的示例性操作框图；
[0018]图3A至图3E是本说明的实施例中可以出现的各种信号的可能时间行为的框图；
[0019]图4是本说明的实施例的框图；
[0020]图5是根据本说明的实施例的系统的一般表示；
[0021]图6是根据本说明的实施例的可能的系统集成的图示；以及
[0022]图7是包括本说明的实施例的汽车LiDAR系统的可能系统架构的说明。
具体实施方式
[0023]在随后的描述中，各种具体的细节被说明，目的是使实施例能够得到深入的理解。实施例可以不提供一个或多个具体细节，或提供其他方法、组件、材料等。在其他情况下，已知的结构、材料或操作没有被示出或详细描述，因此实施例的各个方面将不会被掩盖。
[0024]在本说明的框架中，对“实施例“或”一个实施例“的提及旨在表明与实施例相关的特定配置、结构或特性包含在至少一个实施例中。因此，短语如“在实施例中“、”在一个实施例中“，或类似的短语可能出现在本描述中的不同点，不一定指的是同一个实施。而且，特定的构象、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何适当的方式组合。
[0025]此处使用的标题/引用仅为方便而提供，因此不定义保护范围或实施例的范围。
[0026]贯穿附图，类似的零件、元件或组件用类似的附图标记指定，为了不给目前的详细描述带来负担，不会对每一个图形重复进行详细描述。
[0027]类似地，贯穿本描述，为了简单起见，可以使用相同的名称来指示某个电路节点或线路以及在该节点或线路处出现的信号。
[0028]通过对说明性实施例的详细描述的方法，注意到的是，生成高电流窄脉冲表示在设计脉冲操作系统(即，以脉冲方式操作的系统)驱动器的挑战。
[0029]例如，具有上升和下降时间在100ps范围的激光二极管驱动器是被期望的，这是因为尽可能减少脉冲持续时间有助于保持通过激光发射的能量低于安全限制。
[0030]在激光驱动器级别，这转为提供非常高的针对di/dt的值，即，由驱动器生成的电流的时间导数，预计该驱动器能够在很短的时间内换流(开关)高电流。这个问题不会出现在低功率系统中，其中高di/dt是几乎不被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉冲发生器电路，包括：LC谐振电路，被耦合在第一节点与参考节点之间；充电电路，被耦合到所述LC谐振电路；第一电子开关，被耦合在所述第一节点与所述参考节点之间，所述第一电子开关与所述LC谐振电路并联；开关网络，包括被耦合在所述第一节点与所述开关网络的相应驱动节点之间的第二电子开关，所述相应驱动节点被配置为被耦合到相应电负载；以及驱动电路，具有被耦合到所述第一电子开关以及所述开关网络的所述第二电子开关的输出，所述驱动电路被配置为在重复的周期中：在谐振周期期间，当流过所述LC谐振电路的电感器的电流增加时，闭合所述第一电子开关，当流过所述电感器的所述电流达到阈值时，断开所述第一电子开关，当所述第一电子开关被断开时，针对脉冲持续时间闭合所述开关网络的所述第二电子开关，其中流过所述电感器的所述电流被换向朝向所述第二电子开关和所述相应驱动节点，以及在所述脉冲持续时间过期时断开所述第二电子开关。2.根据权利要求1中所述的脉冲发生器电路，其中：所述开关网络包括多个开关网络，所述多个开关网络被配置为被耦合到对应的多个电负载；以及在所述重复的周期中的每个重复的周期中，所述驱动电路被配置为针对每个开关网络顺序地执行闭合所述第二电子开关以及断开所述第二电子开关的步骤，其中每个第二开关针对所述脉冲持续时间顺序地被闭合、并且然后在所述脉冲持续时间过期之后被断开，其中在所述电感器中流动的所述电流被顺序地换向到所述多个开关网络中的每个开关网络的每个第二电子开关。3.根据权利要求2中所述的脉冲发生器电路，其中所述驱动电路被配置为在第一时间与第二时间之间提供分离延迟，所述第一时间为所述多个开关网络中的第一开关网络的所述第二电子开关被断开时，所述第二时间为所述多个开关网络中的第二开关网络的所述第二电子开关被闭合时。4.根据权利要求3所述的脉冲发生器电路，其中所述驱动电路被配置为在断开和闭合所述多个开关网络中的所述第二开关的同时交替地断开和闭合所述第一电子开关，其中所述第一电子开关在所述脉冲持续时间期间被断开，并且所述第一电子开关在所述分离延迟期间被闭合。5.根据权利要求2所述的脉冲发生器电路，其中所述驱动电路被配置为针对相邻脉冲持续时间顺序地闭合所述多个开关网络的所述第二电子开关。6.根据权利要求5所述的脉冲发生器电路，其中所述驱动电路被配置为针对所述相邻脉冲时间的累积持续时间保持所述第一电子开关断开。7.根据权利要求1所述的脉冲发生器电路，其中：所述开关网络包括第三电子开关，所述第三电子开关被耦合在所述驱动节点与所述参考节点之间；以及
所述驱动电路被配置为选择性地闭合所述第三电子开关，以短路在所述驱动节点与所述参考节点之间的杂散电流。8.根据权利要求1所述的脉冲发生器电路，其中所述驱动电路被配置为：闭合所述第一电子开关，以使所述LC谐振电路能够随着在所述电感器中流动的电流的增加而谐振；以及响应于在所述电感器中流动的所述电流的减少，断开所述第一电子开关，所述电流的减少是所述电流被换向朝向所述开关网络的所述第二电子开关以及所述驱动节点的结果。9.根据权利要求1所述的脉冲发生器电路，其中所述第一电子开关和所述第二电子开关各自包括氮化镓(GaN)晶体管。10.根据权利要求1所述的脉冲发生器电路，其中所述LC谐振电路包括电容器，所述电容器被耦合在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：意法半导体鲁塞公司，
类型：发明
国别省市：