[发明专利]激光器的驱动单元、激光雷达的发射单元及激光雷达

说明书

本发明提供一种激光器的驱动单元，包括：电压生成器，所述电压生成器配置成可输出驱动电压；晶体管开关，所述晶体管开关包括基极、输入极和输出极，其中所述输入极电连接到电源，输出极电连接到激光器；自举电路，分别耦接到所述电压生成器、晶体管开关的基极和输出极，所述自举电路具有充电状态和放电状态，充电状态时所述晶体管开关的基极电压为零，放电状态时将所述晶体管开关的基极和输出极的电压差升高至所述驱动电压，所述驱动电压大于所述晶体管开关导通所需的阈值电压，使所述晶体管开关的输入极和输出极导通；控制单元，与所述自举电路耦接，配置成控制所述自举电路按预设周期在充电状态和放电状态之间切换。

技术领域

本发明大致涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种激光器的驱动单元，包含该驱动单元的发射单元及激光雷达，以及使用该驱动单元控制激光器发光的方法。

背景技术

在激光雷达发射系统中，驱动发光二极管通常采用共阳极的方式。当垂直腔面发射型激光器(VCSEL)阵列作为发光光源时，由于VCSEL阵列共用N型衬底，驱动器需要采用共阴极的形式，即从VCSEL的“高端”(阳极)注入驱动电流。

早期的VCSEL主要用于光通信，使用功率较低，驱动电流只需mA级。而在现有技术中作为激光雷达的发射单元，为满足VCSEL的发射功率要求，驱动器的输出电流通常在15A左右。现有的共阴极驱动器多采用电流镜结合开关管的形式，如图1所示，VCSEL激光器的驱动电路中，电流镜11连接开关管12，即利用PMOS作为电流镜管，放大驱动器的输出电流，通过NMOS开关13控制VCSEL通断。例如电流镜11的比例为1:1000，输出电流为15A，即使VCSEL开关不导通，参考电流支路(图中虚线部分)也有静态电流，从而造成了驱动电路的静态功耗较高。

VCSEL的内阻通常在1Ω，输出支路的开关管和电流源管的内阻在1-2Ω之间，则高压支路的电压域需要达到30-40V。此高压会带来很高的电流镜静态功耗，以电流镜比例为1：1000为例，其支路的静态功耗在15(mA)×40(V)＝600mW左右。在应用于激光雷达的光源驱动时，可将多个VCSEL激光器的开关管并联至一个驱动电路的输出端，即使所有VCSEL的开关管均不导通时，驱动电路中仍持续存在600mW左右的静态功耗，造成电能浪费、电源发热增加等缺陷。

背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明提供一种激光器的驱动单元，包括：

电压生成器，所述电压生成器配置成可输出驱动电压；

晶体管开关，所述晶体管开关包括基极、输入极和输出极，其中所述输入极电连接到电源，输出极电连接到激光器；

自举电路，分别耦接到所述电压生成器、晶体管开关的基极和输出极，所述自举电路具有充电状态和放电状态，充电状态时所述晶体管开关的基极电压为零，放电状态时将所述晶体管开关的基极和输出极的电压差升高至所述驱动电压，所述驱动电压大于所述晶体管开关导通所需的阈值电压，使所述晶体管开关的输入极和输出极导通；

控制单元，与所述自举电路耦接，配置成控制所述自举电路按预设周期在充电状态和放电状态之间切换。

根据本发明的一个方面，其中所述自举电路包括：

第一时钟开关组和第二时钟开关组，其中所述第一时钟开关组包括多个同步通断的第一时钟开关，所述第二时钟开关组包括多个同步通断的第二时钟开关，所述第一时钟开关组和第二时钟开关组配置成不同时导通；

充放电单元，所述充放电单元配置成当所述第一时钟开关组断开、所述第二时钟开关组接通时，通过所述驱动电压充电；当所述第一时钟开关组接通、所述第二时钟开关组断开时，通过所述晶体管开关的基极控制所述晶体管开关的输入极与输出极接通。