CN214754672U - 一种激光驱动电路、激光雷达发射模组及激光雷达 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种激光驱动电路、激光雷达发射模组及激光雷达，所述激光驱动电路，包括充电支路和放电支路，所述充电支路与所述放电支路串联，其中，所述充电支路包括一个充电回路；所述放电支路包括多个放电回路，所述多个放电回路之间相互并联。所述激光驱动电路仅采用一个充电回路为多个放电回路提供高电压信号，避免由于每一路激光驱动电路均需要一个充电电路而导致的激光驱动电路的体积大的问题，使得激光电路体积小，结构简单易制作，且有效地降低了制作激光驱动电路的成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光技术领域，特别涉及一种激光驱动电路、激光雷达发射模组及激光雷达。
背景技术
随着技术的发展，激光雷达得到了广泛的应用，特别是多线激光雷达，多线激光雷达包括：16线激光雷达、32线激光雷达和64线激光雷达等。在实际应用中，多线激光雷达主要由计时电路、机械旋转结构、激光驱动电路，接收放大电路、主控电路、电机驱动电路组成，其中，多线激光雷达中的每一线激光都需要一个激光驱动电路来实现，然而每一个激光驱动电路都需要一个充电回路和一个放电回路。以32线激光雷达为例，32线激光雷达就需要32个激光驱动电路，其中每个激光驱动电路又包含32个充放电回路，即32路激光驱动需要32个充电回路。这样就造成激光雷达中的激光驱动电路元器件多，结构复杂，激光驱动电路模块比较多，制造、焊接成本增加，体积大等问题。
从而，如何提供一种结构简单、体积小的激光驱动电路越来越成为亟待解决的技术问题。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供了一种激光驱动电路、激光雷达发射模组及激光雷达，使得激光驱动电路体积小、成本低以及普适性强。
第一方面，本实用新型的目的在于提供一种激光驱动电路，包括充电支路和放电支路，所述充电支路与所述放电支路串联，其中，
所述充电支路包括一个充电回路；
所述放电支路包括多个放电回路，所述多个放电回路之间相互并联。
可选的，所述充电回路由电源、电感、第一电阻和第一开关器件组成，其中，
所述电源的正极与所述电感的第一连接端连接；
所述电感的第二连接端与所述第一开关器件的漏极连接，所述第一开关器件的栅极与所述第一电阻的第一连接端连接。
可选的，所述充电回路包括第一接地端、高压控制脉冲信号输入端、高压输出端和第二接地端，其中，
所述第一接地端与所述电源的负极连接，用于所述电源的负极接地；
所述高压控制脉冲信号输入端与所述第一电阻的第二连接端连接，用于第一电阻接收充电脉冲控制信号；
所述高压输出端的一端分别与所述电感的第二连接端和所述第一开关器件的漏极连接，用于输出高电压信号；
所述第二接地端与所述第一开关器件的源极连接，用于所述第一开关器件的源极接地。
可选的，所述多个放电回路均由二极管、半导体激光器、第二电阻、第一电容、第二开关器件和第二电容组成；其中，
所述二极管的负极分别与所述半导体激光器的正极和所述第二电容的第一连接端连接；
所述半导体激光器的负极与所述第二开关器件的漏极连接；
所述第二开关器件的栅极分别与所述第一电容的第一连接端和所述第二电阻的第一连接端连接。
可选的，所述多个放电回路均包括高压输入端、激光脉冲触发信号输入端和第三接地端；其中，
所述高压输入端的一端与所述高压输出端的一端连接，所述高压输入端的另一端与所述二极管的正极连接，用于所述二极管接收高电压信号；
所述激光脉冲触发信号输入端与所述第一电容的第二连接端连接，用于所述第一电容接收放电脉冲触发信号；
所述第三接地端分别与所述第二电容第二连接端、第二电阻的第二连接端以及第二开关器件的源极连接，用于所述第二电容、第二电阻以及第二开关器件接地。
可选的，所述第二电容为高压储能电容。
可选的，所述第一开关器件和第二开关器件均为MOS管。
可选的，所述电源为直流电源。
第二方面，本实用新型提供一种激光雷达发射模组，包括主控制装置和上述所述的激光驱动电路，所述主控制装置分别与所述激光驱动电路的高压控制脉冲信号输入端和激光脉冲触发信号输入端连接，其中，
所述主控制装置用于产生充电脉冲信号和放电脉冲触发信号，以控制半导体激光器发光。
第三方面，本实用新型还在于提供一种激光雷达，包括上述所述的激光雷达发射模组、APD接收装置以及计时装置；其中，
激光雷达发射模组一端分别与所述计时装置的一端和APD接收装置的一端连接；
所述计时装置的另一端和APD接收装置的另一端连接。
本实用新型的激光驱动电路中仅采用一个充电回路为所述多个放电回路提供高电压信号，避免由于每一路激光驱动电路均需要一个充电电路而导致的激光驱动电路的体积大的问题，使得激光电路体积小，制作成本低。
此外，由于一个充电回路与彼此之间相并联的多个放电回路串联，从而一个充电回路能够同时向多个放电回路输出高电压信号，进而能够保证各个放电回路中第二电容的电压基本一致，避免了现有技术中充电回路中电感的微小差异产生的干扰，从而能够保证各个放电回路输出的脉冲激光功率一致。
进一步，每个放电回路均设置有第二电容和第二开关器件，二者能够形成导通回路，且在所述导通回路上产生脉冲电流，使得所述半导体激光器发光，从而产生所述脉冲激光。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本实用新型实施例中的一种激光驱动电路结构示意图；
图2示出了本实用新型实施例中的一种充电回路结构示意图；
图3示出了本实用新型实施例中的一种放电回路的结构示意图；
图4示出了本实用新型实施例中的一种激光驱动电路示例性的结构示意图；
图5示出了本实用新型实施例中的一种激光雷达发射模组结构示意图；
图6示出了本实用新型实施例中的一种激光雷达结构示意图。
附图标记说明：
1、充电支路；2、放电支路；3、第一放电回路；4、第二放电回路；5、第三放电回路；6、第四放电回路；7、第一接地端；8、高压控制脉冲信号输入端；9、第二接地端；10、高压输出端；11、电源；22、电感；33、第一开关器件；21、高压输入端；22、二极管；23、第二电容；24、半导体激光器；25、第二开关器件；26、激光脉冲触发信号输入端；27、第三接地端；51激光驱动电路；52、APD接收装置；53、计时装置；54、主控装置。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例中介绍了一种激光驱动电路，所述激光驱动电路包括充电支路和放电支路，所述充电支路与所述放电支路串联。其中，如图1 所示，所述充电支路包括一个充电回路；所述放电支路包括多个放电回路，所述多个放电回路之间相互并联。进一步的，所述充电回路分别与所述多个放电回路连接。本实用新型实施例中，所述多个放电回路可以为4个、 16个、32个、64个等，但不限于此，8个、10个等也适用于本实用新型。当多个放电回路分别为4个、16个、32个、64个时，则所述激光驱动电路分别适用于4线激光雷达、16线激光雷达、32线激光雷达、64线激光雷达。从而仅设置一个充电回路分别与相并联的多个放电回路连接，能够实现同时驱动产生多个脉冲激光。从而本实用新型的激光驱动电路体积小，结构简单易制作，且能够节约制作激光驱动电路的成本，使得所述激光驱动电路的适用性更强。
具体的，如图2所示，所述充电回路由电源11、电感22、第一电阻和第一开关器件33组成，且所述充电回路包括第一接地端7、高压控制脉冲信号输入端8、高压输出端10和第二接地端9。进一步的，所述电源11的正极与所述电感22的第一连接端连接，所述电源11的负极通过所述第一接地端7接地；所述电感22的第二连接端与所述第一开关器件33的漏极连接，所述第一开关器件33的栅极与所述第一电阻的第一连接端连接，所述第一开关器件的源极通过所述第二接地端9接地。所述第一电阻的第二连接端与所述高压控制脉冲信号输入端8连接，用于接收充电脉冲控制信号。所述电感22的第二连接端和所述第一开关器件33的漏极均与所述高压输出端10的一端连接，用于输出高电压信号至每个放电回路中。当设备需要激光驱动电路提供脉冲激光时，发送高压控制脉冲信号给充电回路，所述充电回路用于在接收到高压控制脉冲信号时，向多个所述放电回路输出高电压信号，第一开关器件导通，实现存储电能，以及向后级多个所述放电回路提供高电压信号。
在具体的实施例中，当所述第一开关器件33的栅极接收到所述高压控制脉冲信号后，所述第一开关器件33导通，所述电感22内产生大电流，当所述第一开关器件33断开后，在所述电感22的两端产生所述高电压信号，所述高压输出端10输出所述高电压信号给每个所述高压输入端。从而与传统的激光驱动电路相比，仅一个充电回路就能实现对多个放电回路输出高电压信号，从而使得激光驱动电路工作更加可靠高效。
本实施例中，所述第一开关器件可以为MOS(metal oxide semiconductor) 管，在应用过程中，MOS管在接收到高压脉冲控制信号时导通，能够有效地存储电能，并且还能够向后级多个所述放电回路提供高电压信号，第一开关器件使得激光驱动电路运行更加稳定可靠。进一步的，所述MOS管可以为N沟道MOS管。
本实施例中，所述电源为直流电源，所述直流电源为所述充电回路提供电能。
本实施例中，如图3所示，所述多个放电回路均由二极管22、半导体激光器24、第二电阻、第一电容、第二开关器件25和第二电容23组成，所述多个放电回路均包括高压输入端21、激光脉冲触发信号输入端26和第三接地端27。其中，所述高压输入端21的一端与所述高压输出端10的一端连接，能够有效地接收充电回路输出的高电压信号；所述高压输入端21的另一端与所述二极管的正极连接，所述二极管22的负极分别与所述半导体激光器24的正极和所述第二电容23的第一连接端连接；所述半导体激光器24的负极与所述第二开关器件25的漏极连接；所述第二开关器件25 的栅极分别与所述第一电容的第一连接端和所述第二电阻的第一连接端连接。所述第一电容的第二连接端连接与所述激光脉冲触发信号输入端26连接，用于接收放电脉冲触发信号。所述第二电容23第二连接端、第二电阻的第二连接端以及第二开关器件25的源极均通过所述第三接地端27接地。
本实施例中，所述第二电容23为高压储能电容。所述高压储能电容接收所述高电压信号，当所述第二开关器件25通过第一电容接收到所述放电脉冲触发信号后，所述第二开关器件25导通，使得所述半导体激光器24、所述第二开关器件25和所述高压储能电容形成导通回路，所述高压储能电容进行放电，在所述导通环路上产生脉冲电流，所述半导体激光器24发光，产生所述脉冲激光。
本实施例中，第二开关器件均为MOS管，所述MOS管可以为N沟道 MOS管。
示例性的，如图4所示，以所述激光驱动电路包括一个充电回路和四个放电回路为例进行说明。所述激光驱动电路包括：一个充电回路和四个放电回路。四个放电回路分别为：第一放电回路3、第二放电回路4、第三放电回路5和第四放电回路6。四个放电回路并联，形成一个并联电路，即放电支路2，充电支路1与放电支路2串联。即所述充电回路的高压输出端 10同时与每个放电回路的高压输入端21连接。
在激光激动电路工作的过程中，第一放电回路3用于在接收到所述高电压信号及脉冲激光触发信号时，产生脉冲激光。第二放电回路4用于在接收到所述高电压信号及脉冲激光触发信号时，产生脉冲激光。第三放电回路5用于在接收到所述高电压信号及激光触发信号时，产生脉冲激光。第四放电回路6用于在接收到所述高电压信号及脉冲激光触发信号时，产生脉冲激光，由于一个充电回路同时向多个脉冲激光放电回路输出高电压信号，所以避免由于每一路激光驱动电路均需要一个充电回路而导致的激光驱动电路的成本高的问题。此外，又由于一个充电回路同时向多个放电回路输出高电压信号，从而保证各个高压储能电容的电压基本一致，避免由于现有技术的高压产生电路中电感的微小差异而导致的各个高压储能电容的电压存在较大差异，进而导致的各路脉冲激光功率不一致的问题。
本实用新型实施例中还介绍了一种激光雷达发射模组，包括主控制装置和上述所述的激光驱动电路，所述主控制装置分别与所述激光驱动电路的高压控制脉冲信号输入端和激光脉冲触发信号输入端连接，其中，所述主控制装置用于产生充电脉冲信号和放电脉冲触发信号，以控制半导体激光器发光。具体的，如图5所示，所述激光驱动电路安装在所述主控制装置上。将所述激光驱动电路组成所述激光雷达发射模组，使得激光雷达发射模组体积更小，降低了激光雷达发射模组的制作成本。
本法实施例中还介绍了一种激光雷达，包括了上述所述的激光雷达发射模组、APD(Avalanche photodiode)接收装置以及计时装置。具体的，如图6所示，所述激光雷达发射模组中的激光驱动电路51的一端与所述 APD接收装置52的一端连接；所述APD接收装置52的另一端与所述计时装置53的一端连接，所述计时装置53的另一端与所述激光雷达发射模组中的主控装置54连接。采用本实施例中的激光雷达能够实现距离测量，且还能够有效地降低激光雷达的体积和成本。
本实施例中，由于一个充电回路同时向多个放电回路输出高电压信号，所以避免由于每一路激光驱动电路均需要一个充电电路而导致的激光驱动电路的体积大的问题，因此，缓解了现有技术中存在的激光驱动电路的体积大的技术问题。
尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种激光驱动电路，其特征在于，包括充电支路和放电支路，所述充电支路与所述放电支路串联，其中，
所述充电支路包括一个充电回路；
所述放电支路包括多个放电回路，所述多个放电回路之间相互并联；
所述多个放电回路均包括半导体激光器。
2.根据权利要求1所述的激光驱动电路，其特征在于，所述充电回路由电源、电感、第一电阻和第一开关器件组成，其中，
所述电源的正极与所述电感的第一连接端连接；
所述电感的第二连接端与所述第一开关器件的漏极连接，所述第一开关器件的栅极与所述第一电阻的第一连接端连接。
3.根据权利要求2所述的激光驱动电路，其特征在于，所述充电回路包括第一接地端、高压控制脉冲信号输入端、高压输出端和第二接地端，其中，
所述第一接地端与所述电源的负极连接，用于所述电源的负极接地；
所述高压控制脉冲信号输入端与所述第一电阻的第二连接端连接，用于第一电阻接收充电脉冲控制信号；
所述高压输出端的一端分别与所述电感的第二连接端和所述第一开关器件的漏极连接，用于输出高电压信号；
所述第二接地端与所述第一开关器件的源极连接，用于所述第一开关器件的源极接地。
4.根据权利要求3所述的激光驱动电路，其特征在于，所述多个放电回路还由二极管、第二电阻、第一电容、第二开关器件和第二电容组成；其中，
所述二极管的负极分别与所述半导体激光器的正极和所述第二电容的第一连接端连接；
所述半导体激光器的负极与所述第二开关器件的漏极连接；
所述第二开关器件的栅极分别与所述第一电容的第一连接端和所述第二电阻的第一连接端连接。
5.根据权利要求4所述的激光驱动电路，其特征在于，所述多个放电回路均包括高压输入端、激光脉冲触发信号输入端和第三接地端；其中，
所述高压输入端的一端与所述高压输出端的一端连接，所述高压输入端的另一端与所述二极管的正极连接，用于所述二极管接收高电压信号；
所述激光脉冲触发信号输入端与所述第一电容的第二连接端连接，用于所述第一电容接收放电脉冲触发信号；
所述第三接地端分别与所述第二电容第二连接端、第二电阻的第二连接端以及第二开关器件的源极连接，用于所述第二电容、第二电阻以及第二开关器件接地。
6.根据权利要求5所述的激光驱动电路，其特征在于，所述第二电容为高压储能电容。
7.根据权利要求4-6任一所述的激光驱动电路，其特征在于，所述第一开关器件和第二开关器件均为MOS管。
8.根据权利要求7所述的激光驱动电路，其特征在于，所述电源为直流电源。
9.一种激光雷达发射模组，其特征在于，包括主控制装置和权利要求1-8任一所述的激光驱动电路，所述主控制装置分别与所述激光驱动电路的高压控制脉冲信号输入端和激光脉冲触发信号输入端连接，其中，
所述主控制装置用于产生充电脉冲信号和放电脉冲触发信号，以控制半导体激光器发光。
10.一种激光雷达，其特征在于，包括权利要求9所述的激光雷达发射模组、APD接收装置以及计时装置；其中，
激光雷达发射模组一端分别与所述计时装置的一端和APD接收装置的一端连接；
所述计时装置的另一端和APD接收装置的另一端连接。
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