一种激光二极管驱动器包括用以接收时钟信号的时钟端子、用以接收配置数据的配置端子、驱动端子以及充电端子。第一充电端子可操作以对谐振电路的源极电容器充电，所述谐振电路包括所述源极电容器、电感器以及旁路电容器。每个驱动端子可操作以直接电连接到激光二极管的阳极或阴极或直接电连接到地。递送到所述激光二极管的驱动信号的模式、输出选择以及分组是基于所述配置数据进行配置。所述激光二极管驱动器可操作以控制通过所述谐振电路的电流以产生通过所述激光二极管的高电流脉冲，所述高电流脉冲对应于在所述激光二极管的相应阳极处发出的谐振波形的峰值电流，所述高电流脉冲的时序是使用所述时钟信号进行同步。流脉冲的时序是使用所述时钟信号进行同步。流脉冲的时序是使用所述时钟信号进行同步。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可配置脉冲激光二极管驱动器
[0001]相关申请
[0002]本申请要求在2021年8月31日提交的美国非临时申请17/446,606号的优先权，所述美国临时申请要求在2020年9月8日提交的美国临时申请63/075,527号和在2020年12月18日提交的美国临时申请63/127,794号两者的优先权，所有美国临时申请是出于所有目的以全文引用的方式并入本文中。
技术介绍
[0003]例如激光雷达的基于激光的测距系统经常使用脉冲激光二极管驱动电路以产生短的高电流脉冲，所述脉冲通过激光二极管以发射激光的对应脉冲。激光的反射脉冲由激光雷达系统接收并且用于确定激光雷达系统与反射点之间的距离。激光雷达系统的空间分辨率部分地由激光的脉冲的宽度确定，因此通常希望生成宽度约为5ns或更小的光脉冲。然而，通常必须克服脉冲激光二极管驱动器电路和激光二极管的寄生电感以达成期望的短脉冲宽度。举例来说，许多激光二极管具有可提供1nH电感的至少一根接合线，从而限制电流脉冲的回转率，除非有非常高的电压。因此，一些惯用脉冲激光二极管驱动器电路使用经常大于40V到100V的高源极电压以达成期望的脉冲宽度。例如GaN场效晶体管(FET)的开关装置经常用于惯用的脉冲激光二极管驱动器电路中，因为所述开关装置能够承受如此高的电压。然而，使用GaN技术的脉冲激光二极管驱动器电路可能更昂贵和/或更难与基于硅的架构集成。
[0004]有许多类型的激光二极管封装配置，从容纳单个激光二极管的封装跨越到容纳四个激光二极管的封装(“四倍组”)，跨越到容纳数万个激光二极管的阵列的封装。另外，封装插脚输出在各种激光二极管配置之间不同(例如，在单边或四边发射激光二极管配置的封装插脚输出与垂直腔表面发射激光(VCSEL)激光二极管配置的封装插脚输出之间)。
技术实现思路
[0005]在一些实施方案中，一种激光二极管驱动器包括可操作以接收时钟信号的时钟端子、可操作以接收配置数据的配置端子、充电端子以及驱动端子。所述充电端子中的第一充电端子可操作以对第一谐振电路的第一源极电容器充电。所述第一谐振电路包括所述第一源极电容器、第一电感器以及第一旁路电容器。每个驱动端子可操作以直接电连接到激光二极管的阳极或阴极或直接电连接到地。递送到所述激光二极管的驱动信号的模式、输出选择以及分组是基于所述配置数据进行配置。所述激光二极管驱动器可操作以控制通过所述第一谐振电路的电流以产生通过所述激光二极管的高电流脉冲，所述高电流脉冲对应于在所述激光二极管的相应阳极处发出的谐振波形的峰值电流，所述高电流脉冲的时序是使用所述时钟信号进行同步。
[0006]在一些实施方案中，一种设备包括可操作以接收时钟信号的时钟端子、可操作以接收配置数据的配置端子、充电端子以及驱动端子。第一充电端子直接电连接到第一谐振电路的第一源极电容器。所述第一谐振电路包括所述第一源极电容器、第一电感器以及第
一旁路电容器。每个驱动端子直接电连接到激光二极管的阳极或阴极或直接电连接到地。所述第一电感器具有第一端子和第二端子，所述第一电感器的所述第一端子可操作以从所述多个充电端子中的所述第一充电端子接收充电电压。所述第一源极电容器具有直接电连接到所述第一电感器的所述第一端子的第一端子和电耦合到地的第二端子。所述第一旁路电容器具有直接电连接到所述第一电感器的所述第二端子的第一端子和直接电连接到所述第一源极电容器的所述第二端子的第二端子。所述设备可操作以控制通过所述第一谐振电路的电流以产生通过所述激光二极管的高电流脉冲，所述高电流脉冲对应于在所述激光二极管的相应阳极处发出的谐振波形的峰值电流，所述高电流脉冲的时序是使用所述时钟信号进行同步。
附图说明
[0007]根据一些实施方案，图1A到图1C是第一普通拓扑的脉冲激光二极管驱动器的简化电路示意图。
[0008]根据一些实施方案，图2A到图2D示出了与图1A所示的脉冲激光二极管驱动器的操作相关的信号的简化曲线图。
[0009]根据一些实施方案，图3是用于图1A到图1C所示的脉冲激光二极管驱动器的操作的示例开关序列的一部分。
[0010]根据一些实施方案，图4A到图4D是第二普通拓扑的脉冲激光二极管驱动器的简化电路示意图。
[0011]根据一些实施方案，图5A到图5D是第三普通拓扑的脉冲激光二极管驱动器的简化电路示意图。
[0012]根据一些实施方案，图6A到图6D是第四普通拓扑的脉冲激光二极管驱动器的简化电路示意图。
[0013]根据一些实施方案，图7A到图7E是第五普通拓扑的脉冲激光二极管驱动器的简化电路示意图。
[0014]根据一些实施方案，图8A到图8B是第六普通拓扑的脉冲激光二极管驱动器的简化电路示意图。
[0015]根据一些实施方案，图9A到图9B是第七普通拓扑的脉冲激光二极管驱动器的简化电路示意图。
[0016]根据一些实施方案，图10A是可配置脉冲激光二极管驱动器的简化电路示意图。
[0017]根据一些实施方案，图10B示出了和图10A所示的可配置脉冲激光二极管驱动器一起使用的电路的简化电路示意图。
[0018]根据一些实施方案，图11示出了图10A的可配置脉冲激光二极管驱动器在其被配置成驱动两个四倍组激光二极管封装时的简化电路示意图。
[0019]根据一些实施方案，图12示出了图10A的可配置脉冲激光二极管驱动器在其被配置成驱动八个激光二极管的单个阵列时的简化电路示意图。
[0020]根据一些实施方案，图13示出了图10A的可配置脉冲激光二极管驱动器在其被配置成驱动16个激光二极管的单个阵列时的简化电路示意图。
[0021]根据一些实施方案，图14是被配置成驱动64行VCSEL激光二极管阵列的另一种可
配置脉冲激光二极管驱动器的简化电路示意图。
[0022]根据一些实施方案，图15是图10A的可配置脉冲激光二极管驱动器的示例配置的表。
[0023]根据一些实施方案，图16A到图16B是图10A的可配置脉冲激光二极管驱动器的示例配置的表的部分视图。
[0024]根据一些实施方案，图17是图14所示的可配置脉冲激光二极管驱动器的实现的一部分的照片。
具体实施方式
[0025]根据一些实施方案，与依赖于电路的固定且经常不可避免的寄生电容和电感的惯用解决方案相比，本文中公开的脉冲激光二极管驱动器电路(“脉冲激光二极管驱动器”)产生高电流(例如，40Amp)超短脉冲(例如，4ns)以使用可调谐振电路从激光二极管发射激光脉冲。可调谐振电路提供容易可调的参数，所述参数控制脉冲激光二极管驱动器的脉冲宽度、峰值电流、充电时间、恢复时间、衰减时间以及其他可调参数。用于驱动本文中公开的脉冲激光二极管驱动器的开关序列的实施方案可操作以在激光二极管的阳极处生成谐振波形以产生通过激光二极管的高电流脉冲，谐振波形的电压电平有利地足以支持高电流脉冲，而非超过生成高电流脉冲所需的电压的电压电平。
[0026]因此，此类脉冲激光二极管驱本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光二极管驱动器，所述激光二极管驱动器包括：时钟端子，所述时钟端子可操作以接收时钟信号；多个配置端子，所述多个配置端子可操作以接收配置数据；多个充电端子，所述多个充电端子中的第一充电端子可操作以对第一谐振电路的第一源极电容器充电，所述第一谐振电路包括所述第一源极电容器、第一电感器以及第一旁路电容器；以及多个驱动端子，每个驱动端子可操作以直接电连接到多个激光二极管的阳极或阴极或直接电连接到地；其中：递送到所述多个激光二极管的驱动信号的模式、输出选择以及分组是基于所述配置数据进行配置；并且所述激光二极管驱动器可操作以控制通过所述第一谐振电路的电流以产生通过所述多个激光二极管的高电流脉冲，所述高电流脉冲对应于在所述多个激光二极管的相应阳极处发出的谐振波形的峰值电流，所述高电流脉冲的时序是使用所述时钟信号进行同步。2.如权利要求1所述的激光二极管驱动器，其中：所述第一电感器具有第一端子和第二端子，所述第一电感器的所述第一端子可操作以从所述多个充电端子中的所述第一充电端子接收充电电压；所述第一源极电容器具有直接电连接到所述第一电感器的所述第一端子的第一端子和电耦合到地的第二端子；并且所述第一旁路电容器具有直接电连接到所述第一电感器的所述第二端子的第一端子和直接电连接到所述第一源极电容器的所述第二端子的第二端子。3.如权利要求1所述的激光二极管驱动器，其中：所述多个驱动端子包括一个或多个非可编程驱动端子和多个可编程驱动端子。4.如权利要求1所述的激光二极管驱动器，其中：所述多个配置端子包括多个脉冲配置端子；并且所述多个脉冲配置端子可操作以设置用于在所述时钟信号的每个时钟循环期间启动所述多个激光二极管中的每个激光二极管的脉冲偏移和脉冲宽度。5.如权利要求4所述的激光二极管驱动器，其中：所述多个脉冲配置端子可操作以直接电连接到多个电阻器；并且用于在所述时钟信号的每个时钟循环期间启动所述多个激光二极管中的每个激光二极管的所述脉冲偏移和脉冲宽度是基于所述多个电阻器的相应电阻器值。6.如权利要求1所述的激光二极管驱动器，其中：所述多个配置端子包括多个输出选择配置端子；并且所述多个输出选择配置端子可操作以针对所述时钟信号的每个时钟循环选择所述驱动信号将出现在所述多个驱动端子中的哪些驱动端子处。7.如权利要求6所述的激光二极管驱动器，其中：所述多个配置端子包括多个分组配置端子；并且所述多个分组配置端子可操作以设置所述多个输出选择配置端子如何进行分组。8.如权利要求1所述的激光二极管驱动器，其中：
所述驱动信号包括脉冲信号和旁路信号；所述脉冲信号控制通过所述多个激光二极管的相应高电流脉冲的流动以用于启动所述多个激光二极管；并且所述旁路信号控制通过所述第一谐振电路的电流以产生所述相应高电流脉冲。9.如权利要求8所述的激光二极管驱动器，其中：所述多个配置端子包括多个模式配置端子；并且所述多个模式配置端子可操作以设置所述驱动信号中的脉冲信号或旁路信号中的哪一个将出现在所述多个驱动端子中的一个或多个处。10.如权利要求8所述的激光二极管驱动器，其中：所述多个驱动端子包括一个或多个非可编程驱动端子和多个可编程驱动端子；并且所述一个或多个非可编程驱动端子可操作以提供所述旁路信号。11.如权利要求1所述的激光二极管驱动器，其中：所述多个配置端子包括多个充电配置端子；并且所述多个充电配置端子可操作以控制在每个时钟循环期间从所述多个充电端子递送到所述第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：斯兰纳亚洲有限公司，
类型：发明
国别省市：
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