[发明专利]对数字式设置的脉冲宽度的模拟限制

说明书

功率开关器件(例如，MOSFET)通过飞行时间确定系统的激光发射器驱动相对大的脉冲功率的浪涌，其中开关器件和激光发射器两者紧密地封装在印刷电路板上，该印刷电路板具有进一步紧密封装和温度敏感的其他组件。提供了脉冲持续时间限制电路，其具有模拟积分器，所述模拟积分器被配置成在时间上积分所产生的且可编程定义的脉冲。电压触发的钳位器件耦合到模拟积分器的输出。电压触发的钳位器件具有预定阈值电压，如果处于或高于该预定阈值电压则其从相对低的跨导模式切换到显著更高的跨导模式。电压触发的钳位器件被耦合到系统的电流提供电路分支，所述电流提供电路分支是具有提供用于导通功率开关器件的电流的能力的电路分支。

背景

数字控制的脉宽调制(PWM)越来越多地在高频、高定时分辨率系统中得以应用。一个示例是光子飞行时间确定子系统(也被称为TOF子系统或LIDAR子系统)。这样的子系统可以用于例如三维(3D)增强现实系统中。PWM的数字控制可以是可编程的，其中编程允许有风险的设置。

概述

根据本公开的一个方面，通过飞行时间(TOF)确定系统的高功率负载(例如，诸如激光二极管的光发射器)驱动相对大的脉冲功率浪涌(例如，每脉冲0.5A或更多)的功率开关器件(例如，功率MOSFET)紧挨其驱动的负载(例如，激光二极管)被封装。在一个实施例中，功率开关器件及其驱动的负载(例如光发射器)两者基本上彼此相邻地安装在印刷电路板上，该印刷电路板具有进一步紧密封装且温度敏感的其他组件。控制功率开关器件的脉冲序列的波形是可编程地定义的，并且因此可以包括可编程地导致过大的脉冲持续时间或者可编程地导致在连续脉冲之间具有过小间距的脉冲持续时间，使得由于编程的脉冲宽度和/或它们之间的间距的有风险的设置而可能发生的过热。提供了脉冲持续时间限制电路，其具有模拟积分器，所述模拟积分器被配置成随时间积分可编程定义的数字脉冲。电压触发的钳位器件被耦合到模拟积分器的输出，并且当积分器输出变得等于或大于预定阈值电压时被触发。阈值电压是处于或高于该电压时电压触发的钳位器件从具有相对低的跨导模式的第一跨导模式切换到具有显著更高的跨导的第二跨导模式的电压。电压触发的钳位器件被耦合到系统的电流提供电路分支，其中电流提供电路分支被用于提供用于接通系统的功率开关器件(例如，功率MOSFET)的电流。如果电流提供电路分支被停止或禁止供应其电流，则系统的相应的高功率输出组件(例如激光二极管)被切断或切换到降低的功耗模式。因此，如果电压触发的钳位器件保持在其相对第一跨导模式中，则其不会明显干扰电流提供电路分支供应电流以接通系统的一个或多个高功率组件的能力。另一方面，当电压触发的钳位器件被触发到其具有显著更高的跨导的第二跨导模式中时，其从电流提供电路分支移除电流，并且因此明显阻碍了电流提供电路分支供应电流以接通系统的一个或多个高功率组件的能力。因此，高功率组件(例如，激光二极管和功率开关器件)被自动关断或切换到较低功率模式，并且减少或防止板载组件过热的风险。

提供本简要概述是为了以精简的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的概念选集。本简要概述并非旨在标识出要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦非旨在用作辅助确定要求保护的主题的范围。

附图简述

图1A描绘了具有嵌入其中的TOF子系统的透视HMD实施例，该TOF子系统用于实现穿戴透视HMD的用户所看到的视野中的现实物体的距离确定。

图1B是被组织成显示穿过用于驱动图1A的光发射器的信号与用于选通图1A的门控光传感器的信号之间的物理空间的信号传播竞争的示意图。

图2A是用于导通和关断高功率组件的第一电路的示意图，且其中导通时间可能被过度延长或者关断时间可能被过度缩短。

图2B是用于导通和关断高功率组件的第二电路的示意图，且其中导通时间受硬件限制。

图2C是用于导通和关断高功率组件的第三电路的示意图，且其中导通时间受硬件限制。

图2D是用于导通和关断高功率组件的第四电路的示意图，且其中导通时间受硬件限制。