一种调整电压控制多路切换开关的垂直激光器驱动电路的制作方法

1.本发明涉及一种垂直激光器驱动电路，特别是一种调整电压控制多路切换开关的垂直激光器驱动电路。


背景技术：

2.现有的垂直激光器(vcsel)驱动电路有些是单通道的，没有可以微调各个激光发射器电压的控制电路。还有的垂直激光器(vcsel)驱动电路是多通道的，多个激光发射器通过集成电路布局排列成阵列，比如有的阵列是28个激光发射器通道，由于每个通道的电路距离氮化镓开关的长度不同，线路电阻有细微区别，导致每路激光发射器对应的储能电容的充电量不一致，充电量不稳定造成垂直激光器的每通道发光不相同，亮度有差异，探测会出现误差。现有的vcsel垂直激光器驱动电路没有电压与电流回馈校正电路，不能精准调节每路激光发射器的电压，保证整体发光统一，提高激光器可靠性。
3.相同技术领域的驱动电路，比如申请号cn202210988702，名称为：一种激光雷达的高速驱动电路，包括信号处理电路、延迟电路、驱动电路和执行电路。但不能实时检测、调节每路激光发射器的电压，无法解决上述存在问题。


技术实现要素：

4.为克服现有技术问题，本发明设计一种调整电压控制多路切换开关的垂直激光器驱动电路，检测每个激光发射器通道上的充电量变化，反馈调整电压，保证发光稳定，提高激光器的工作可靠性。
5.本发明提供一种调整电压控制多路选择开关的垂直激光器驱动电路，包括多路激光发射器通过多路选择开关、电流监控器、可调电压产生器连接可编程阵列逻辑器(fpga)；所述可编程阵列逻辑器连接所述电流监控器，测量每路激光通道上的储能电容的充电量变化，控制所述可调电压产生器产生对应补偿电压，通过所述多路选择开关和氮化镓驱动电路触发氮化镓开关让所述多路激光发射器发出稳定激光。
6.进一步，多路激光发射器排列成阵列电路，每路激光发射器包括一个激光发射头和一个对应的储能电容。
7.进一步，所述电流监控器连接有电流传感器，每一路激光发射器通道都连接到电流传感器，通过所述电流监控器实时监控每路激光通道上的储能电容的充电量变化。
8.进一步，所述垂直激光器驱动电路还包括电压监控电路，所述电压监控电路是所述可编程阵列逻辑器(fpga)內部的模拟数字转换电路(adc)，用于采集多路激光发射器的输出端电压，反馈给所述可调电压产生器，进行统一校正调整。
9.所述可调电压产生器产生对应补偿电压给每路激光发射器的储能电容，让每路激光发射头发出统一稳定的激光。
10.发明的方案带来的优点是：
11.(1)在垂直激光器驱动电路上增加了电流监控器、可调电压产生器，形成一个电流
回馈检查机制，可以发现每一路激光发射器通道的充电量变化，从而控制可调电压产生器校正每路通道的电压和电流，保证整体激光发射器发光稳定，提高激光器的工作可靠性。
12.(2)还利用可编程阵列逻辑器內部的模拟数字转换电路当做电压监控电路，用于采集多路激光发射器的输出端电压，反馈给所述可调电压产生器，提高综合监测能力，电路回馈控制更加精准。
13.(3)本发明驱动电路结构简单实用，集成度高，充分挖掘了可编程阵列逻辑器(fpga)的功能，将本发明的垂直激光器驱动电路应用在汽车激光雷达上，提高了自动驾驶的准确性和安全性。
附图说明
14.图1为本发明的垂直激光器驱动电路的功能模块连接示意图。
15.图2为多路激光发射器与氮化镓开关芯片连接示意图。
16.图3为本发明垂直激光器驱动电路中的可调电压产生器电路连接示意图。
17.图4为本发明垂直激光器驱动电路中的电流监控器电路连接示意图。
18.图5为本发明垂直激光器驱动电路中的电压监控器电路连接示意图。
19.图6为本发明垂直激光器驱动电路中的多路选择开关电路连接示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
21.参见图1-6，本发明提供一种调整电压控制多路选择开关的垂直激光器驱动电路，包括多路激光发射器通过多路选择开关、电流监控器、可调电压产生器连接可编程阵列逻辑器(fpga)；所述电流监控器连接有电流传感器，每一路激光发射器通道都连接到电流传感器，通过所述电流监控器实时监控每路激光通道上的储能电容的充电量变化，反馈给可编程阵列逻辑器去控制所述可调电压产生器产生对应补偿电压，通过所述多路选择开关和氮化镓驱动电路触发氮化镓开关让所述多路激光发射器发出稳定激光。
22.多路激光发射器排列成阵列电路，每路激光发射器包括一个激光发射头和一个对应的储能电容。如图2所示，比如56路激光发射器排列形成阵列1和阵列2，每个阵列有28路激光发射器，其中编号一的激光发射器a离氮化镓开关芯片较远，编号五十六的激光发射器b离氮化镓开关芯片较近，导线长度不同，如果是没有连接电流回馈校正的驱动电路，则激光发射器a的储能电容放电瞬间电流可能是15a，激光发射器b的储能电容放电瞬间电流可能是18a，会导致每个电容瞬间放电量不一致，进而每个激光发射头发光亮度不一致，影响激光测量准确性。当应用了本发明的垂直激光器驱动电路，可实时监控每路激光发射器的储能电容的电量，控制所述可调电压产生器产生对应补偿电压，让每个储能电容放电量一致，保证每个激光发射头发光亮度一致，提高了激光器的工作稳定性。
23.作为一种具体实施方式，参见图3可调电压产生器的具体电路，可编程阵列逻辑器(fpga)可以连接控制r9a、r9b
……
r9n的开与关来控制每路激光发射器输出的电压laser_vbus，控制的原理如下：每路激光发射器输出电压laser_vbus是由fb脚读取回馈电压，比对可调电压产生器内部基准电压，然后在反馈输出到laser_vbus，当控制调节并联到r9的r9a
电阻值，就可以将第一路激光发射器输出的电压调节，同理，当只打开调节并联到r9的r9b电阻值，就可以将第二路激光发射器输出的电压调节，这样就能够控制输出的电压大小。
24.参见图4电流监控器电路，可以把每一路激光发射器的信道用负载(load)表示，通过电流传感器与电流监控器pac1954连接，就可以在激光发射器的储能电容充电时检测到工作电流，集中反馈给可编程阵列逻辑器控制。
25.如图5所示，为更好的监控电压波动变化，所述垂直激光器驱动电路还包括电压监控电路，所述电压监控电路是所述可编程阵列逻辑器(fpga)内部的模拟数字转换电路(adc)，输出电压laser_vbus通过电阻r82与r83分压，可用于采集输出端电压，反馈给所述可调电压产生器，进行统一校正调整。
26.如图6所示，多路选择开关采用的多通道选择器hv2918，使用编程阵列逻辑器(fpga)控制输出的开关通道(output switch)，就能选定需要打开的相对应通道，进行对应的激光mos管通道上电压的输入。
27.下面介绍调整电压控制多路选择开关的垂直激光器驱动电路的实现过程为:
28.1)、可编程阵列逻辑器(fpga)通过控制自身的输出管脚(i/o)连接放电开关，将所有激光发射器的储能电容放电。
29.2)、可编程阵列逻辑器(fpga)通过输出管脚(i/o)给可调电压产生器，选定输出电压，并建立每路激光发射器的电压。
30.3)、按照程序设计的顺序，可编程阵列逻辑(fpga)通过通信管脚(spi)打开电流监控器，开始实时检测电流变化。
31.4)、可编程阵列逻辑(fpga)通过通信管脚(spi)输入命令，打开需要驱动的开关通道，充电至指定激光发射器的储能电容，并检测电流或电压，计算补偿充入的能量，然后关断开关。
32.5)、可编程阵列逻辑(fpga)控制氮化镓驱动电路(gan driver)触发氮化镓开关让垂直激光器(vcsel)发出激光。
33.以上是一路通道的激光发射器的控制过程，接下来可以依序打开多个通道，进行整体激光发射器的控制，保证整体发光亮度一致稳定。
34.本发明的驱动电路形成一个电压与电流回馈检查机制，可以发现每一路激光发射器通道的电流变化，从而控制可调电压产生器校正每路通道的电量，保证整体激光发射器发光稳定，提高激光器的工作可靠性。

技术特征：
1.一种调整电压控制多路选择开关的垂直激光器驱动电路，其特征在于：包括多路激光发射器通过多路选择开关、电流监控器、可调电压产生器连接可编程阵列逻辑器；所述可编程阵列逻辑器连接所述电流监控器，测量每路激光通道上的储能电容的充电量变化，控制所述可调电压产生器产生对应补偿电压，通过所述多路选择开关和氮化镓驱动电路触发氮化镓开关让所述多路激光发射器发出稳定激光。2.根据权利要求1所述一种调整电压控制多路选择开关的垂直激光器驱动电路，其特征在于：多路激光发射器排列成阵列电路，每路激光发射器包括一个激光发射头和一个对应的储能电容。3.根据权利要求2所述一种调整电压控制多路选择开关的垂直激光器驱动电路，其特征在于：所述电流监控器连接有电流传感器，每一路激光发射器通道都连接到电流传感器，通过所述电流监控器实时监控每路激光通道上的储能电容的充电量变化。4.根据权利要求1-3任意一项所述一种调整电压控制多路选择开关的垂直激光器驱动电路，其特征在于：还包括电压监控电路，所述电压监控电路是所述可编程阵列逻辑器內部的模拟数字转换电路，用于采集多路激光发射器的输出端电压，反馈给所述可调电压产生器。5.根据权利要求1所述一种调整电压控制多路选择开关的垂直激光器驱动电路，其特征在于：所述可调电压产生器产生对应补偿电压给每路激光发射器的储能电容，让每路激光发射头发出稳定的激光。

技术总结
本发明公开一种调整电压控制多路选择开关的垂直激光器驱动电路，包括多路激光发射器通过多路选择开关、电流监控器、可调电压产生器连接可编程阵列逻辑器；所述可编程阵列逻辑器连接所述电流监控器，测量每路激光通道上的储能电容的充电量变化，控制所述可调电压产生器产生对应补偿电压，通过所述多路选择开关和氮化镓驱动电路触发氮化镓开关让所述多路激光发射器发出稳定激光，保证工作稳定性。保证工作稳定性。保证工作稳定性。


技术研发人员：林志贤
受保护的技术使用者：威健国际贸易（上海）有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/7/12