【技术实现步骤摘要】
本公开涉及用于lidar(光检测和测距或者激光器成像检测和测距)应用的驱动器电路。特别地，本公开涉及一种驱动器电路，该驱动器电路可耦合到控制电路并且可耦合到多个激光二极管，用于偏置多个激光二极管。此外，本公开涉及包括驱动器电路和控制电路的激光器驱动设备(例如，被实现为系统级封装，sip)，涉及包括激光器驱动设备和激光二极管的照明模块，涉及包括照明模块的lidar装置，并且涉及操作激光器驱动设备和激光器照明模块的方法。
技术介绍
1、得益于它们的3d感测能力以及得益于在黑暗中以及在不利气象条件中工作的能力，lidar系统被越来越多地使用在在汽车领域中，可能与摄像机和雷达系统结合使用，用于环境映射以及用于其他安全应用，诸如紧急制动、行人检测以及防撞。
2、非常短的大电流脉冲(诸如强度在几十安培的范围内的电流脉冲，具有在(亚)纳秒时间范围内的上升时间和下降时间，例如，大约100ps)对于用于lidar系统的激光二极管是合意的，lidar系统被用于使用具有中短距离值(例如，小于约100m的距离，具有约±15cm的测量分辨率)的飞行时间(tof)测量技术来测量距离。
3、包括按串行或并行激活的激光二极管的激光二极管阵列还被用于改善接收到的返回信号的信噪比(s/n)。多通道驱动器提供了选择要使用高强度的短电流脉冲激活的二极管(多个二极管)的可能性。
4、用于在lidar应用中使用的电路、设备、照明模块和装置例如从参考us2022/0013982 a1和us2022/0014187 a1是已知的，这些参考被
5、然而，现有的lidar系统呈现了不可忽略的寄生电感(例如，高于1nh)和/或电容，特别地由于激光二极管阵列的使用，这引起了后者的电气性能下降。例如，已知的解决方案可能被约20a的范围内的电流限制，主要归因于激光器选择开关的最大电流能力以及被用于驱动谐振电流波的开关的最大功耗。通过增加芯片尺寸来获得更高的电流额定值可能会引起：接地连接更长(这会引起换流环路中的杂散电感增加)，驱动谐振电流波的开关的输出电容增加，切换时间恶化以及由于其中周期在纳秒范围内的换流环路中的谐振而引起的电流过冲增加(这会引起在纳秒范围内的电流控制不良)。
6、因此，在用于针对高电流额定值设计的激光二极管的驱动器电路的实现中，寄生电感和/或者寄生电容的减少是合意的特征。
技术实现思路
1、一个或多个实施例的目的是有助于提供具有改善的拓扑结构和/或芯片布局的驱动器电路，改善的拓扑结构和/或芯片布局引起寄生电感和/或电容减少。
2、根据一个或多个实施例，这种目的可以通过具有在所附的权利要求中阐述的特征的驱动器电路来实现。
3、一个或多个实施例可以涉及一种对应的激光器驱动设备，该对应的激光器驱动设备包括驱动器电路和控制电路的。
4、一个或多个实施例可以涉及一种对应激光器照明模块，该对应激光器照明模块包括激光器驱动设备、一个或多个激光二极管以及电源布置。
5、一个或多个实施例可以涉及一种对应lidar装置，该对应lidar装置包括激光器照明模块。
6、一个或多个实施例可以涉及操作激光器驱动设备和激光器照明模块的方法。
7、权利要求是本文关于实施例提供的技术教导的组成部分。
8、根据本描述的第一方面，一种驱动器电路可耦合到多个激光二极管。驱动器电路包括具有第一表面的半导体主体。驱动器电路包括第一控制开关(例如，晶体管)，第一控制开关具有被电耦合到漏极金属化部(metallization)的漏极端子并且具有被电耦合到第一源极金属化部的源极端子。漏极金属化部被配置为电耦合到供电线，并且第一源极金属化部被配置为耦合到激光二极管的阴极端子并且耦合到参考节点。驱动器电路包括第二控制开关(例如，晶体管)，第二控制开关具有被电耦合到漏极金属化部的漏极端子，并且具有被电耦合到第二源极金属化部的源极端子，其中第二源极金属化部被配置为耦合到所述激光二极管的阴极端子并且耦合到参考节点。驱动器电路包括多个高侧开关(例如，晶体管)，每个高侧开关具有被电耦合到漏极金属化部的相应的漏极端子，并且具有被电耦合到相应的第三源极金属化部的相应的源极端子，其中每个第三源极金属化部被耦合到相应的驱动输出节点，相应的驱动输出节点用于驱动多个激光二极管中的相应的激光二极管的阳极端子。漏极金属化部、第一源极金属化部、第二源极金属化部和第三源极金属化部面向半导体主体第一表面，半导体主体的第一表面还被配置为面向激光二极管。第二源极金属化部和第三源极金属化部在对齐方向上彼此对齐，并且正交于对齐方向被叠加到第二控制开关的相应的源极端子以及高侧开关的相应的源极端子。
9、一个或多个实施例可以因此提供一种针对激光二极管的驱动器电路，驱动器电路具有减少寄生电感的改善的拓扑结构和布局。
10、根据本描述的另一方面，一种激光器驱动电路(例如，在系统级封装sip的形式下)包括根据一个或多个实施例的驱动器电路以及控制电路，控制电路用于驱动第一控制开关、第二控制开关以及高侧开关，以周期性地生成用于激活激光二极管的脉冲。控制电路被配置为：
11、-感测跨越外部谐振电路的电容器的电压；
12、-响应于所感测的电压达到第一阈值，闭合第一控制开关和第二控制开关，从而使得谐振电路能够随着在谐振电路的电感器中流动并且在第一控制开关与第二控制开关之间被分割的电流(例如，增大电流)振荡；
13、-响应于在谐振电路的电感器中流动的电流达到第二阈值，断开第一控制开关并且使第二控制开关保持闭合达第一时间间隔，由此电流全部流过第二控制开关；
14、-响应于第一时间间隔期满，断开第二控制开关并且使第一选定高侧开关闭合达第二时间间隔，由此电流全部流过第一选定高侧开关，并且经由相应的第一驱动输出节点输出；并且
15、-响应于第二时间间隔期满，断开第一选定高侧开关。
16、根据本描述的另一方面，一种激光器照明模块包括根据一个或多个实施例的激光器驱动设备以及谐振电路，该谐振电路包括电感器和电容器，在电感器与电容器之间具有中间节点。该谐振电路被耦合在供电线与参考节点之间。激光器照明模块还包括充电电路装置以及多个激光二极管，充电电路装置被耦合在供应节点与谐振电路的中间节点之间，充电电路装置用于对谐振电路的电容器充电。每个激光二极管都具有阳极端子和阴极端子，阳极端子被电耦合到驱动输出节点中的相应的驱动输出节点，阴极端子被电耦合到参考节点。
17、根据本描述的另一方面，一种lidar装置包括：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种驱动器电路，能够耦合到多个激光二极管，所述驱动器电路包括：
2.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中所述第一控制开关的导电通道比所述第二控制开关的导电通道大，由此所述第一控制开关的导通状态电阻比所述第二控制开关的导通状态电阻小。
3.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中：
4.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中所述第一控制开关具有导电通道，所述导电通道具有与所述第二控制开关的导电通道的宽度和所述高侧开关的导电通道的宽度之和相等的宽度。
5.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中所述第一控制开关包括多个第一控制晶体管，所述多个第一控制晶体管并联电连接，其中所述第一控制晶体管的数目等于所述第二控制开关的数目加所述高侧开关的数目。
6.根据权利要求5所述的驱动器电路，其中所述第一控制晶体管中的每个第一控制晶体管、所述高侧开关中的每个高侧开关、以及所述第二控制开关具有相应的导电通道，所述相应的导电通道全部都具有相同的宽度。
7.一种激光器驱动设备，包括：
8.根据权利要求7所述的激光器驱动设备，其
9.根据权利要求7所述的激光器驱动设备，其中所述控制电路还被配置为：
10.根据权利要求7所述的激光器驱动设备，其中所述控制电路包括多个低侧开关，所述多个低侧开关被配置为耦合到所述高侧开关中的相应的高侧开关，其中每个低侧开关被配置为耦合在所述驱动输出节点中的相应的驱动输出节点与所述参考节点之间，并且其中所述控制电路还被配置为当所述相应的高侧开关被断开时，闭合所述低侧开关中的每个低侧开关。
11.根据权利要求7所述的激光器驱动设备，其中所述第一控制开关的导电通道比所述第二控制开关的导电通道大，由此所述第一控制开关的导通状态电阻比所述第二控制开关的导通状态电阻小。
12.根据权利要求7所述的激光器驱动设备，其中：
13.根据权利要求7所述的激光器驱动设备，其中所述第一控制开关具有导电通道，所述导电通道具有与所述第二控制开关的导电通道的宽度和所述高侧开关的导电通道的宽度之和相等的宽度。
14.根据权利要求7所述的激光器驱动设备，其中所述第一控制开关包括并联电连接的多个第一控制晶体管，其中所述第一控制晶体管的数目等于所述第二控制开关的数目加所述高侧开关的数目。
15.根据权利要求14所述的激光器驱动设备，其中所述第一控制晶体管中的每个第一控制晶体管、所述高侧开关中的每个高侧开关、以及所述第二控制开关具有相应的导电通道，所述相应的导电通道全部都具有相同的宽度。
16.一种激光器照明模块，包括：
17.根据权利要求16所述的激光器照明模块，其中所述控制电路包括多个低侧开关，所述多个低侧开关被配置为耦合到所述高侧开关中的相应的高侧开关，其中每个低侧开关被配置为耦合在所述驱动输出节点中的相应的驱动输出节点与所述参考节点之间，并且其中所述控制电路还被配置为当所述相应的高侧开关被断开时，闭合所述低侧开关中的每个低侧开关。
18.一种光探测和测距LIDAR装置，包括：
19.一种操作激光器驱动设备的方法，所述激光器驱动设备包括驱动器电路和控制电路，所述驱动器电路能够耦合到多个激光二极管，所述驱动器电路包括半导体主体、第一控制开关、第二控制开关以及多个高侧开关，所述半导体主体具有第一表面，所述第一控制开关具有被电耦合到漏极金属化部的漏极端子，并且具有被电耦合到第一源极金属化部的源极端子，其中所述漏极金属化部被配置为电耦合到供电线，并且所述第一源极金属化部被配置为耦合到所述激光二极管的阴极端子并且耦合到参考节点，所述第二控制开关具有被电耦合到所述漏极金属化部的漏极端子，并且具有被电耦合到第二源极金属化部的源极端子，其中所述第二源极金属化部被配置为耦合到所述激光二极管的所述阴极端子并且耦合到所述参考节点，每个所述高侧开关具有被电耦合到所述漏极金属化部的相应的漏极端子，并且具有被电耦合到相应的第三源极金属化部的相应的源极端子，其中每个第三源极金属化部被耦合到相应的驱动输出节点，所述相应的驱动输出节点用于驱动所述多个激光二极管中的相应的激光二极管的阳极端子，所述漏极金属化部、所述第一源极金属化部、所述第二源极金属化部和所述第三源极金属化部面向所述半导体主体的所述第一表面，所述半导体主体的所述第一表面还被配置为面向所述激光二极管，并且所述第二源极金属化部和所述第三源极金属化部在对齐方向上彼此对齐，并且正交于所述对齐方向被叠加到所述第二控制开关的相应的源极端子以及所述高侧开关的所述相应的源极端子，所述控制电路被配置为驱动所述...
【技术特征摘要】
1.一种驱动器电路，能够耦合到多个激光二极管，所述驱动器电路包括：
2.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中所述第一控制开关的导电通道比所述第二控制开关的导电通道大，由此所述第一控制开关的导通状态电阻比所述第二控制开关的导通状态电阻小。
3.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中：
4.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中所述第一控制开关具有导电通道，所述导电通道具有与所述第二控制开关的导电通道的宽度和所述高侧开关的导电通道的宽度之和相等的宽度。
5.根据权利要求1所述的驱动器电路，其中所述第一控制开关包括多个第一控制晶体管，所述多个第一控制晶体管并联电连接，其中所述第一控制晶体管的数目等于所述第二控制开关的数目加所述高侧开关的数目。
6.根据权利要求5所述的驱动器电路，其中所述第一控制晶体管中的每个第一控制晶体管、所述高侧开关中的每个高侧开关、以及所述第二控制开关具有相应的导电通道，所述相应的导电通道全部都具有相同的宽度。
7.一种激光器驱动设备，包括：
8.根据权利要求7所述的激光器驱动设备，其中所述控制电路还被配置为：
9.根据权利要求7所述的激光器驱动设备，其中所述控制电路还被配置为：
10.根据权利要求7所述的激光器驱动设备，其中所述控制电路包括多个低侧开关，所述多个低侧开关被配置为耦合到所述高侧开关中的相应的高侧开关，其中每个低侧开关被配置为耦合在所述驱动输出节点中的相应的驱动输出节点与所述参考节点之间，并且其中所述控制电路还被配置为当所述相应的高侧开关被断开时，闭合所述低侧开关中的每个低侧开关。
11.根据权利要求7所述的激光器驱动设备，其中所述第一控制开关的导电通道比所述第二控制开关的导电通道大，由此所述第一控制开关的导通状态电阻比所述第二控制开关的导通状态电阻小。
12.根据权利要求7所述的激光器驱动设备，其中：
13.根据权利要求7所述的激光器驱动设备，其中所述第一控制开关具有导电通道，所述导电通道具有与所述第二控制开关的导电通道的宽度和所述高侧开关的导电通道的宽度之和相等的宽度。
14.根据权利要求7所述的激光器驱动设备，其中所述第一控制开关包括并联电连接的多个第一控制晶体管，其中所述第一控制晶体管的数目等于所述第二控制开关的数目加所述高侧开关的数目。
15.根据权利要求14所述的激光器驱动设备，其中所述第一控制晶体管中的每个第一控制晶体管、所述高侧开关中的每个高侧开关、以及所述第二控制开关具有相应的导电通道，所述相应的导电通道全部都具有相同的宽度。
16.一种激光器照明模块，包括：
17.根据权利要求16所述的激光器照明模块，其中所述控制电路包括多个低侧开关，所述多个低侧开关被配置为耦合到所述高侧开关中的相应的高侧开关，其中每个低侧开关被配置为耦合在所述驱动输出节点中的相应的驱动输出节点与所述参考节点之间，并且其中所述控制电路还被配置为当所述相应的高侧开关被断开时，闭合所述低侧开关中的每个低侧开关。
18.一种光探测和测距lidar装置，包括：
19.一种操作激光器驱动设备的方法，所述激光器驱动设备包括驱动器电路和控制电路，所述驱动器电路能够耦合到多个激光二极管，所述驱动器电路包括半导体主体、第一控制开关、第二控制开关以及多个高侧开关，所述半导体主体具有第一表面，所述第一控制开关具有被电耦合到漏极金属化部...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·莱托，A·鲁索，N·莱奇，A·F·M·皮扎迪，A·帕夫林，V·波勒托，M·布雷拉，S·比安奇，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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