自校准驱动器电路制造技术

公开了一种用于激光二极管的自校准驱动器电路(100、300、400、500、700)。该电路包括：可配置电流源(105、305、405、505)；电流镜(115、315、415)，其被配置为将来自可配置电流源的电流镜像到第一晶体管(120、320、420、520、720)和第二晶体管(125、325、425、725)；以及控制电路(140、340、440)。控制电路被配置为在第一时间监测通过第一晶体管的电流，以及基于通过第一晶体管的电流配置电流源，以向第二晶体管提供期望电流，用于在随后的第二时间驱动激光二极管。还公开了一种辐射发射设备，其包括一个或多个自校准驱动器电路和至少一个辐射发射元件。件。件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自校准驱动器电路


[0001]本公开属于用于激光二极管的驱动器电路的领域，并且尤其属于用于垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的驱动器电路的领域。

技术介绍

[0002]激光二极管，特别是VCSEL，在各种光学设备中实现，诸如接近度传感器、飞行时间传感器和红外照射器。这种光学设备通常可以在便携式设备(诸如蜂窝电话、平板电脑、膝上型电脑和智能电话)以及其他工业和汽车应用(诸如LIDAR照射器)中实现。
[0003]激光二极管的许多应用需要对激光二极管的操作进行精确控制，这可以通过在适当的定时处正确且准确地控制施加到激光二极管的驱动电流和/或电压电平来实现。
[0004]可以通过驱动器电路向激光二极管提供驱动电流和/或足够的电压电平。基于具体应用要求，这种驱动器电路可以被配置为驱动一个或多个激光二极管。
[0005]然而，现有的驱动器电路可能表现出几个缺点，这些缺点可能对采用这种激光二极管(特别是高灵敏度VCSEL)的应用有害。例如，现有的驱动器电路可能表现出有限的准确度和/或稳定性。这可能至少部分地是由于电路的组件和/或实现电路的技术对各种影响条件(诸如环境条件和制造过程相关的漂移)的易感性。
[0006]在一些使用情况下，对激光二极管的控制可能是关键的。例如，在眼睛安全应用中，可能必要的是，所提供的驱动电流足以充分刺激激光二极管，但不超过定义的阈值，该阈值可能导致二极管超过辐射阈值，从而潜在地导致眼睛损伤。
[0007]尽管一些激光二极管驱动器电路可以实现某种程度的监测，但是这种监测和由于所述监测而对二极管的驱动进行的任何调整可能实现起来相对缓慢并且无效。
[0008]此外，存在实现越来越大的激光二极管阵列的总体趋势，诸如在基于VCSEL的红外照射器应用中。现有的激光二极管驱动器电路通常表现出有限的可扩展性和/或灵活性，因此不太适合于这种应用。
[0009]因此，期望提供一种准确、低复杂度和可扩展的激光二极管驱动器电路，尤其适合于驱动一个或多个VCSEL。
[0010]因此，本公开的至少一个方面的至少一个实施例的目的是消除或至少减轻现有技术的上述缺点中的至少一个。

技术实现思路

[0011]本公开属于用于激光二极管的驱动器电路的领域，并且尤其是用于垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的驱动器电路的领域。具体地，本公开涉及自校准驱动器电路和实现所述自校准驱动器电路的辐射发射设备。
[0012]根据第一方面，提供了一种用于激光二极管的自校准驱动器电路。该电路包括可配置电流源、被配置为将来自可配置电流源的电流镜像到第一晶体管和第二晶体管的电流镜、以及控制电路。控制电路被配置为在第一时间监测通过第一晶体管的电流，以及基于通
过第一晶体管的电流配置电流源，以向第二晶体管提供期望电流，用于在随后的第二时间驱动激光二极管。
[0013]有利地，通过在使用第二晶体管驱动激光二极管之前监测通过第一晶体管的电流，可以实现对激光二极管的更精确和准确的控制。例如，通过第一晶体管的电流的监测允许在驱动激光二极管之前精确地调谐驱动电流。
[0014]有利地，本公开描述了一种电路，其中可以调节可以对应于通过第二晶体管的驱动电流的通过第一晶体管的电流，使得实现随后的通过第二晶体管的期望驱动电流。这与现有技术的驱动器电路形成对比，现有技术的驱动器电路可以实现驱动电流的实时监测或由激光二极管发射的辐射的特性的实时监测，然后作为响应对驱动器电路进行后续调整。也就是说，现有技术电路最初可能用不正确的驱动电流驱动激光二极管，然后调整电路，使得后续脉冲具有正确的驱动电流，而本公开描述了一种将避免对激光二极管的错误初始驱动电流的电路。
[0015]此外，有利地，所公开的自校准驱动器电路易于扩展(scalable)以驱动多个激光二极管。如下所述，仅通过微小调整，所公开的自校准驱动器电路可以容易地被配置为可寻址以驱动多个二极管或二极管阵列中的单独的二极管或二极管阵列。
[0016]在一些实施例中，第一晶体管可以与第二晶体管基本相同，即被制造为相同的晶体管类型和尺寸。这样，可以改善使用第一晶体管进行的对来自第二晶体管的驱动电流的确定的准确度。
[0017]第二晶体管可以是驱动晶体管。也就是说，第二晶体管可以被适当地设定尺寸以处理一个或多个激光二极管的驱动电流。因此，第二晶体管可以基本上大于电路中或实现电路的设备上的一个或多个其他晶体管，诸如实现数字电路的晶体管。第二晶体管可以LDMOS技术制造。
[0018]有利地，第二晶体管可以提供用于驱动VCSEL或VCSEL阵列(例如，1D或2D VCSEL阵列)的公共n触点的手段。这样，VCSEL的阴极可以连接到公共GND，并且VCSEL的阳极可以耦合到第二晶体管。
[0019]控制电路可以包括比较器，该比较器被配置为通过将由于通过第一晶体管的电流引起的电阻器两端的电压与电压基准进行比较来监测通过第一晶体管的电流。
[0020]比较器可以是电压比较器。
[0021]有益地，比较器可以提供电压是高于还是低于期望电平的快速指示。电压基准可以由用户定义。例如，可以基于驱动器电路上的激光二极管的负载来选择电压基准。
[0022]自校准驱动器电路可以耦合到用户可选择或用户可编程的电压基准。
[0023]电压基准可以从电位计导出。电位计的端子可以耦合到电流镜。电位计的端子可以耦合到形成电流镜的每个晶体管的栅极。也就是说，电位计可以被配置为将电压基准定义为形成电流镜的每个晶体管的栅极处的电压的比例。
[0024]有利地，这种配置确保了电流镜的晶体管的栅极处的电压的任何变化也直接影响电压基准，进一步增强了对通过第一晶体管的电流的监测以及基于所述电流的电流源的配置的准确度。
[0025]控制电路可以包括比较器，该比较器被配置为通过将通过第一晶体管的电流与基准电流进行比较来监测通过第一晶体管的电流。
[0026]比较器可以是电流比较器。
[0027]有益地，比较器可以提供电流是高于还是低于期望水平的快速指示。基准电流可以由用户定义。例如，可以基于驱动器电路上的激光二极管的负载或预期负载来选择基准电流。
[0028]控制电路可以包括模数转换器(ADC)，其被配置为通过测量通过第一晶体管的电流或由于通过第一晶体管的电流引起的电压来监测通过第一晶体管的电流。
[0029]有利地，ADC提供用于确定通过第一晶体管的电流而不必在模拟域中提供电压基准的手段。也就是说，阈值可以在数字域中定义，例如由用户或控制电路编程，并且ADC可以将由于通过第一晶体管的电流引起的电压转换成可以在数字域中进行比较的数字值。
[0030]自校准驱动器电路的输入可以是时钟信号。时钟信号的高电平或到高电平的转变可对应于第一时间和第二时间中的一个，时钟信号的低电平或到低电平的转变可对应于第一时间和第二时间中的另一个。
[0031]自校准驱动器电路的输入可以是时钟信号。时钟信号的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于激光二极管的自校准驱动器电路(100、300、400、500、700)，所述电路包括：可配置电流源(105、305、405、505)；电流镜(115、315、415)，其被配置为将来自所述可配置电流源的电流镜像到第一晶体管(120、320、420、520、720)和第二晶体管(125、325、425、725)；以及控制电路(140、340、440)，其中所述控制电路被配置为在第一时间监测通过所述第一晶体管的电流，以及基于通过所述第一晶体管的所述电流来配置所述电流源，以向所述第二晶体管提供期望电流，用于在随后的第二时间驱动所述激光二极管(145、345)。2.根据权利要求1所述的自校准驱动器电路(100、300、400、500、700)，其中所述控制电路(140、340、440)包括比较器(155、355)，其被配置为通过以下来监测通过所述第一晶体管(120、320、420、520、720)的所述电流：将由于通过所述第一晶体管的所述电流引起的电阻器(150、550)两端的电压与电压基准进行比较；或将通过所述第一晶体管的所述电流与基准电流进行比较。3.根据权利要求1所述的自校准驱动器电路(100、300、400、500、700)，其中所述控制电路(140、340、440)包括模数转换器(455)，其被配置为通过测量通过所述第一晶体管的所述电流或由于通过所述第一晶体管的所述电流引起的电压来监测通过所述第一晶体管(120、320、420、520、720)的所述电流。4.根据权利要求1所述的自校准驱动器电路(100、300、400、500、700)，其中到所述自校准驱动器电路的输入是时钟信号，并且其中所述时钟信号的高电平对应于所述第一时间和所述第二时间中的一个，并且所述时钟信号的低电平对应于所述第一时间和所述第二时间中的另一个。5.根据权利要求1所述的自校准驱动器电路(100、300、400、500、700)，包括耦合到所述第一晶体管(120、320、420、520、720)的栅极和所述第二晶体管(125、325、425、725)的栅极的触发电路(200)。6.根据权利要求5所述的自校准驱动器电路(100、300、400、500、700)，其中所述触发电路能够在第一状态与第二状态之间配置，其中：
‑
在所述第一状态中，所述第一晶体管(120、320、420、520、720)的所述栅极处的电压使能电流流动通过所述第一晶体管，并且所述第二晶体管(125、325、42...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：ams传感器亚洲私人有限公司，
类型：发明
国别省市：