一种低成本功耗的激光驱动电路及其激光雷达的制作方法

1.本实用新型涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种低成本功耗的激光驱动电路及其激光雷达。


背景技术：

2.当前激光雷达产品中应用的激光驱动方案主要有三种：1、氮化镓场效应管配合窄脉冲低边门驱动芯片，通过外部输入窄脉冲信号，驱动激光器生成高功率可调的窄激光脉冲。2、集成了mosfet及低边门驱动电路的ic，以单颗ic驱动激光器生成中低功率的窄激光脉冲。3、以高速mosfet和低边门驱动ic，驱动激光器生成功率可调的较窄激光脉冲。
3.以上三种方案都需要较窄的pwm信号，很多方案中需要窄脉冲信号调制电路。其中，氮化镓场效应管配合窄脉冲低边门驱动芯片的方案，器件非常昂贵且主要依赖从进口；集成ic方案目前主流供货也是进口，器件价格昂贵；高速mosfet和低边门驱动ic方案无法生成极窄脉冲，对于激光雷达的大部分产品无法应用。
4.因此，亟待一种新的驱动短路，以降低对驱动信号脉宽的要求，精简电路器件，降低成本，也降低贸易受制风险，同时减少pcb上电路面积，便于产品小型化。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种低成本功耗的激光驱动电路及其激光雷达。
6.为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种低成本功耗的激光驱动电路包括电压源、第一电阻、第二电阻、低边门驱动芯片、电容、激光二极管及第二二极管；
7.电压源分别连接第一电阻和第二电阻以及低边门驱动芯片的第一端口；
8.第一电阻远离电压源的一端连接低边门驱动芯片的第六端口；
9.第二电阻远离电压源的一端分别连接低边门驱动芯片的第三端口和电容；
10.低边门驱动芯片的第二端悬空，第四端接gnd，第五端接入单端连接器；
11.电容远离第二电阻的一端分别连接激光二极管的阴极和第二二极管的阳极；
12.激光二极管的阳极接gnd；
13.第二二极管的阴极接gnd。
14.工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，本技术精简了电路，以成熟通用的元器件作为基础设计中低功率的激光驱动电路，解决了激光驱动电路多器件、高成本、外贸采购的困扰，也有利于减少pcb上的电路面积，便于产品小型化；
15.2、本技术通过电压源给电容充电，第二电阻作为充电电路的限流电阻，通过改变第二电阻的阻值能够控制充电电流的大小，用低边门驱动芯片的第三脚的灌电流能够对电容进行快速放电，放电时电流经过激光二极管，驱动激光二极管发光，结构简单，外接控制信号(单端连接器接入pwm控制信号)的上升沿触发，外接控制信号的脉宽对激光二极管的
光波脉宽没有影响。
16.进一步地，单端连接器的第三端与低边门驱动芯片的第五端连接，且该单端连接器的第二端和第一端接gnd。
17.进一步地，第二二极管为肖特基二极管。肖特基二极管具有开关频率高和正向压降低等优点，如此能够对激光二极管两端的反向电压进行快速泄放，防止激光二极管遭反向电压击穿，且该肖特基二极管在市面上极为常见，采购成本低。
18.进一步地，第一电阻和第二电阻均为贴片电阻。贴片电阻(smd resistor)又名片式固定电阻器(chip fixed resistor)，是金属玻璃釉电阻器中的一种。是将金属粉和玻璃釉粉混合，采用丝网印刷法印在基板上制成的电阻器。耐潮湿和高温，温度系数小。可大大节约电路空间成本，使设计更精细化，因此非常适合用于本技术，有利于降低pcb上的电路面积，且在市面上极为常见，采购成本低。其中，第二电阻在电路中控制充电电流的大小，应选用高耗散功率、适当大封装的电阻。
19.进一步地，电容为贴片电容。贴片电容是一种电容材质。贴片电容全称为：多层(积层，叠层)片式陶瓷电容器，也称为贴片电容，片容。在市面上极为常见，采购成本低。在电路中进行充放电的储能作用，应选用高品质、高精度、低温漂、小电感电容，降低寄生参数及容值偏差对电路性能的影响。
20.进一步地，当单端连接器输入低电平信号和电压源接入电压时，低边门驱动芯片的第三端输出为开路，第二二极管导通。
21.进一步地，当单端连接器输入高电平信号和电压源接入电压时，低边门驱动芯片的第三端输出为管脚接gnd，电容放电，激光二极管导通。
22.一种激光雷达，应用上述的一种低成本功耗的激光驱动电路制成。采用本技术激光驱动电路的激光雷达，可显著减小体积，降低成本。
附图说明
23.图1是本实用新型的驱动电路图；
24.图2是本实用新型的充电电路示意图；
25.图3是本实用新型的放电电路示意图。
26.图中，vcc、电压源；u1、低边门驱动芯片；r1、第一电阻；r2、第二电阻；c3、电容；d1、激光二极管；d2、第二二极管；j1、单端连接器。
具体实施方式
27.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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此
上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
29.如图1所示，本低成本功耗的激光驱动电路包括电压源vcc、第一电阻r1、第二电阻、低边门驱动芯片u1、电容c3、激光二极管d1及第二二极管d2；
30.外部电压源vcc通过给vcc_13v给低边门驱动芯片u1的1脚(第一端)vdd供电，同时通过r1电阻上拉低边门驱动芯片u1的6脚(第六端)，使低边门驱动芯片u1的(第六端)处于高电平状态；低边门驱动芯片u1的2脚(第二端)悬空；低边门驱动芯片u1的3脚(第三端)为芯片的灌电流引脚，接入第二电阻的2脚(第二端)与电容c3的1脚；低边门驱动芯片u1的4脚(第四端)接gnd；低边门驱动芯片u1的5脚(第五端)接入外部pwm控制信号。
31.具体地，电压源vcc分别连接第一电阻r1和第二电阻以及低边门驱动芯片u1的第一端口，在本实施例中，电压源vcc接入电压可以为13v，标记为vcc_13v
32.具体地，第一电阻r1远离电压源vcc的一端连接低边门驱动芯片u1的第六端口；
33.具体地，第二电阻远离电压源vcc的一端分别连接低边门驱动芯片u1的第三端口和电容c3；
34.优选地，第一电阻r1和第二电阻均为贴片电阻，因为贴片电阻是将金属粉和玻璃釉粉混合，采用丝网印刷法印在基板上制成的电阻器。耐潮湿和高温，温度系数小。可大大节约电路空间成本，使设计更精细化，因此非常适合用于本技术，有利于降低pcb上的电路面积，且在市面上极为常见，采购成本低。
35.在本实施例中，第二电阻在电路中控制充电电流的大小，应选用高耗散功率、适当大封装的电阻。
36.具体地，低边门驱动芯片u1的第二端悬空，第四端接gnd，第五端接入单端连接器j1；
37.具体地，单端连接器j1的第三端与低边门驱动芯片u1的第五端连接，且该单端连接器j1的第二端和第一端接gnd；
38.具体地，电容c3远离第二电阻的一端分别连接激光二极管d1的阴极和第二二极管d2的阳极，其中，电容c3为贴片电容。贴片电容是一种电容材质，在电路中进行充放电的储能作用，应选用高品质、高精度、低温漂、小电感电容，降低寄生参数及容值偏差对电路性能的影响。
39.具体地，激光二极管d1的阳极接gnd；
40.具体地，第二二极管d2的阴极接gnd，该第二二极管d2为肖特基二极管。由于肖特基二极管具有开关频率高和正向压降低等优点，如此能够对激光二极管d1两端的反向电压进行快速泄放，防止激光二极管d1遭反向电压击穿，且该肖特基二极管在市面上极为常见，采购成本低。
41.在本实施例中，如图2所示，充电时，当单端连接器j1输入低电平信号和电压源vcc接入电压时，低边门驱动芯片u1的第三端输出为开路，第二二极管d2导通，如此使得充电回路导通。可见图2中，电压源vcc通过第二电阻给电容c3进行充电。充电完成后静态理想电路状态为，电容c3的第一端电压为uc3＝vcc_13v，电容c3的第二端电压为第二二极管d2的导通压降vf，此时电容c3上电荷量qc3＝(uc3-vf)*c3。
42.在本实施例中，如图3所示，充电完成后，电路的放电过程为当单端连接器j1输入高电平信号和电压源vcc接入电压时，低边门驱动芯片u1的第三端输出为管脚接gnd(电容
c3的第一端的电压从vcc_13v突变为0v)，电容c3放电，激光二极管d1导通，使电容c3的放电回路导通。可见图3中，放电时有两路电流同时流入低边门驱动芯片u1的第三端。电压源vcc通过第二电阻放电，第二电阻的阻值为k欧姆级，则放电电流i
out
为几毫安。低边门驱动芯片u1的第三端的灌电流能力i
sink
为几安培到十安培。则电容c3放电电流为i
sink-i
out
，放电时间t＝(uc3-vf)*c3/(i
sink-i
out
)，电容c3的放电电流和时间即为驱动激光二极管d1的电流值和导通时间。
43.如此，外接控制信号的上升沿触发，外接控制信号的脉宽对激光二极管d1的光波脉宽没有影响，且驱动电路的器件少，电路结构简单，成本非常低，且易于后期测试生产。本技术的元器件均可才能用通用器件，以及选用国产的产品，大大降低了成本和贸易受制风险。
44.本实用新型未详述部分为现有技术，故本实用新型未对其进行详述。
45.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
46.尽管本文较多地使用了专业术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
47.本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。