电源单元、包括其的发射装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种激光器的电源单元，包括：初级电压源，配置成可输出初级电压；高压产生单元，与所述初级电压源耦接，配置成输入初级电压，产生高于所述初级电压的输出电压，并通过输出端输出所述输出电压；电容单元，耦接到所述高压产生单元的输出端；其中，所述高压产生单元及电容单元配置成可通过充放电配合调节所述输出电压。调节所述输出电压。调节所述输出电压。

【技术实现步骤摘要】
电源单元、包括其的发射装置及控制方法


[0001]本专利技术大致涉及激光雷达
，尤其涉及一种激光器的电源单元，包括其的发射装置以及使用其控制激光器发光的方法。

技术介绍

[0002]在激光雷达发射系统中，通常采用共阳极的方式驱动激光器。例如如图1A所示，现有技术中的激光雷达的发射系统中，多个激光器LAS1
…
LASN共用一路供电电源HV，HV持续供应，每一个激光器的阴极各自连接一个开关器件(图中的J1
…
JN)，由这一路开关器件的选通决策这一路激光器的发光。理想状态下，每个激光器配备一个放电电容(如图中所示的C1
…
CN)，受制于现有技术下的开关器件以及电容的尺寸，多个激光器无法排列地更加密集，使得雷达的垂直分辨率受限。
[0003]图1B示出了单个激光器LAS1的供电电源及其驱动电路，采用的开关器件为GaN，其具体的工作过程为：当高边开关闭合(导通)时，供电电源HV向电容C充电，经过一段时间后，高边开关断开(无法通电，电容C的充电回路断开)，GaN开关的驱动信号足以打开GaN开关管之后，电容C与激光器LAS1、GaN开关及地之间形成放电回路，使激光器LAS1发光。
[0004]图2A示出了多个激光器、GaN开关器件及电容在PCB板上的相对排布关系，参考图2A所示，由于GaN开关和电容尺寸的限制(GaN开关和电容都相对比较大，举个例子：在实际封装过程中，对放电电容：选取需要考虑到电容容值、电容耐压等参数，可以选到的电容为0402(EIA标称),尺寸为1000um*500um，又考虑到SMT(表面贴装技术)过程，封装大小一般建议为1400um*900um；对GaN开关器件：选择时考虑耐压和同流能力，现有工艺可以做到的最小尺寸约为680um*680um，考虑到SMT过程，封装一般建议为800um*800um。)，只能将电容与GaN开关分立排布于激光器的两侧，且因要满足一个GaN开关驱动一个激光器(即激光器数量与GaN开关器件数量的比值为1：1)的要求，GaN开关本身也要排成两列、交错放置。
[0005]图2A的排布方式简化后如图2B所示，参考图2A及图2B可以看出，相对于激光器LAS1与自己对应驱动的GaN开关之间的距离，激光器LAS2与自己对应的GaN开关之间的距离更大。交错放置GaN开关导致两两激光器(如LAS1及LAS2)之间的放电环路长度不同，从而可能造成了两两激光器发光功率的差异。且GaN开关无法与激光器很好的贴合，也对激光器的响应速度造成了一定影响。
[0006]用于无人驾驶车辆、物流小车、扫地机器人的激光雷达通常都是多线雷达，这意味着发射系统具备多个激光器，如果按照如图2A、图2B所示的相对关系去排布，则每个激光器与自己对应的GaN开关的距离相对不一致，导致各个通道或者线束的探测精度等参数不同，不利于探测的一致性，进而影响激光雷达整体的性能表现。
[0007]此外，如图1A中所示，供电电源HV以固定值提供至线路中(例如HV＝20V)，无法快速地被调节。这是由于供电电源调节速度过快之后，线路上各种电容、电感效应积累，无法按照预期进行改变。另外，由于现在的高压供应通常采用DC-DC电源或者LDO(low dropout regulator)的方式，切换速度较慢，因此也导致了激光器的光强无法快速调节。但是，激光
雷达面对的外界环境变化多端，采用同一种固定的光强进行探测的话，由于外界目标物的反射率差异，容易导致探测器饱和或探测不到信号，无法满足各种场景的需求。并且，雷达的各个线束探测指标，如探测距离等可能亦不同，也有调整的需求。
[0008]
技术介绍
部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现思路

[0009]为了解决现有技术中总线电压调节速度慢，无法按照预期进行改变，也即无法实现高速变化，因此也导致了激光器的光强无法快速调节的问题，本专利技术还提供一种激光器的电源单元，包括：
[0010]初级电压源，配置成可输出初级电压；
[0011]高压产生单元，与所述初级电压源耦接，配置成输入初级电压，产生高于所述初级电压的输出电压，并通过输出端输出所述输出电压；
[0012]电容单元，耦接到所述高压产生单元的输出端；
[0013]其中，所述高压产生单元及电容单元配置成可通过充放电配合调节所述输出电压。
[0014]根据本专利技术的一个方面，其中所述高压产生单元包括：
[0015]第一电感，第一端与所述初级电压源耦接，配置成可从所述初级电压源输入电能；
[0016]第一开关管，第一端与所述第一电感的第二端耦接，第二端接地，配置成导通时使所述初级电压源、所述第一电感形成充电回路，向所述第一电感充电；
[0017]第二开关管，第一端与所述第一电感的第二端耦接，第二端与所述电容单元耦接，用作所述高压产生单元的输出端。
[0018]根据本专利技术的一个方面，所述电源单元还包括复位开关管，所述复位开关管跨接在所述初级电压源和所述电容单元之间，配置成可将输出电压拉回至所述初级电压。
[0019]根据本专利技术的一个方面，其中所述第一开关管、所述第二开关管、所述复位开关管包括GaN开关、CMOS开关管中的一种或多种。
[0020]本专利技术还提供一种激光雷达的发射装置，包括：
[0021]多个如上所述的电源单元，配置成可将初级电压转换为高电压输出；
[0022]激光器单元，包括多个激光器，其中每个激光器的一端连接至其中一个电源单元的输出端，使得至少两个激光器连接在不同的电源单元的输出端上；
[0023]至少一个开关器件，非共用高电压的部分激光器的阴极连接到其中一个开关器件，所述开关器件配置成可选通其中一路高电压、与其连接的激光器及地构成的电流回路的通断。
[0024]本专利技术还提供一种控制如上所述的电源单元的控制单元，其中所述高压产生单元包括第一开关管、第二开关管和复位开关管，所述控制单元包括：
[0025]根据激光器的发光时序生成电压控制信号，分别向所述第一开关管、所述第二开关管、所述复位开关管的控制极输出所述电压控制信号，以控制所述高压产生单元输出高于所述初级电压的输出电压，并控制所述电容单元和所述高压产生单元通过充放电配合调节所述输出电压。
[0026]本专利技术还提供一种使用如上所述的电源单元控制激光器发光的方法，包括：
[0027]通过所述初级电压源输出初级电压；
[0028]通过所述高压产生单元产生高于所述初级电压的输出电压；
[0029]通过所述电容单元和所述高压产生单元充电、放电，配合调节所述输出电压。
[0030]根据本专利技术的一个方面，其中所述高压产生单元包括：第一电感，第一端与所述初级电压源耦接，第一开关管，第一端与所述第一电感的第二端耦接，第二端接地，第二开关管，第一端与所述第一电感的第二端耦接，第二端与所述电容单元耦接，所述方法还包括：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光器的电源单元，包括：初级电压源，配置成可输出初级电压；高压产生单元，与所述初级电压源耦接，配置成输入初级电压，产生高于所述初级电压的输出电压，并通过输出端输出所述输出电压；电容单元，耦接到所述高压产生单元的输出端；其中，所述高压产生单元及电容单元配置成可通过充放电配合调节所述输出电压。2.如权利要求1所述的电源单元，其中所述高压产生单元包括：第一电感，第一端与所述初级电压源耦接，配置成可从所述初级电压源输入电能；第一开关管，第一端与所述第一电感的第二端耦接，第二端接地，配置成导通时使所述初级电压源、所述第一电感形成充电回路，向所述第一电感充电；第二开关管，第一端与所述第一电感的第二端耦接，第二端与所述电容单元耦接，用作所述高压产生单元的输出端。3.如权利要求2所述的电源单元，还包括复位开关管，所述复位开关管跨接在所述初级电压源和所述电容单元之间，配置成可将输出电压拉回至所述初级电压。4.如权利要求3所述的电源单元，其中所述第一开关管、所述第二开关管、所述复位开关管包括GaN开关、CMOS开关管中的一种或多种。5.一种激光雷达的发射装置，包括：多个如权利要求1-4中任一项所述的电源单元，配置成可分别输出电压；激光器单元，包括多个激光器，其中每个激光器的一端连接至其中一个电源单元的输出端，使得至少两个激光器连接在不同的电源单元的输出端上；至少一个开关器件，非共用电压的部分激光器的阴极连接到其中一个开关器件，所述开关器件配置成可选通其中一路电压、与其连接的激光器及地构成的电流回路的通断。6.一种控制如权利要求1-4中任一项所述的电源单元的控制单元，其中所述高压产生单元包括第一开关管、第二开关管和复位开关管，...

【专利技术属性】
技术研发人员：路静静，陈杰，向少卿，
申请(专利权)人：上海禾赛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：