激光阵列的驱动电路、控制方法及电子设备与流程

1.本发明涉及光电技术领域，具体而言涉及一种激光阵列的驱动电路、控制方法及设备。


背景技术：

2.现有的激光阵列的驱动电路通常对每个发光源均需配置单独的驱动电路，这样不仅增加了器件数量，也增加了驱动电路所在板卡的面积，从而导致相应的激光雷达设备的尺寸较大，进而不利与激光雷达设备的小型化与集成化，也增加了制作成本。


技术实现要素：

3.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种激光阵列的驱动电路，包括n个升压电路和m个激光阵列单元；
5.每个所述激光阵列单元包括n个发光电路和第一控制开关，第k个升压电路的输出端与每个激光阵列单元的第k个发光电路的输入端电连接，每个所述发光电路的输出端通过所述第一控制开关接地；其中，n＞1，m＞1且n、m为正整数，k＝1、2、
……
、n。
6.可选地，每个所述升压电路包括电源、第一储能元件、第二控制开关、单向导通元件及第二储能元件；
7.所述电源与所述第一储能元件的第一端电连接；所述单向导通元件的阳极分别与所述第一储能元件的第二端及所述第二控制开关的第一端电连接；所述第二控制开关的第二端接地，所述单向导通元件的阴极分别与第二储能元件的第一端及相应发光电路的输入端连接，所述第二储能元件的第二端接地。
8.可选地，每个所述发光电路包括发光元件；
9.所述发光元件的输入端与相应升压电路的单向导通元件的阴极连接；所述发光元件的输出端与所述第一控制开关电连接。
10.可选地，m为8，n为16。
11.可选地，所述第一储能元件为电感，所述第二储能元件为电容，所述单向导通元件为二极管，所述发光元件为激光二级管。
12.可选地，所述激光二极管为垂直腔面激光投射器或边发射激光器。
13.第二方面，本发明实施例提供了一种激光阵列的驱动电路的控制方法，应用于上述的驱动电路，包括：
14.控制目标发光电路对应的升压电路在第一预设时间段对第一储能元件进行储能，其中，所述目标发光电路为当前待发光的发光电路；
15.在所述第一预设时间段之后，控制所述目标发光电路对应的升压电路的第一储能
元件对第二储能元件在第二预设时间段进行储能；
16.在所述第二预设时间段之后，控制所述目标发光电路对应的第一控制开关在第三预设时间段闭合，以使所述目标发光电路在所述第三预设时间段进行发光；
17.将下一个待发光的发光电路作为新的目标发光电路，重复上述的步骤，并且t4≥t2+t3，n*t4≥t1+t2，直至所有的发光电路均完成上述步骤为止，以完成一个发光周期，并且t≥m*n*t4且t≥t1+t2+t3；其中，t4为所述新的目标发光电路与原来的目标发光电路的发光间隔的时长，t1为所述第一预设时间段，t2为所述第二预设时间段，t3为所述第三预设时间段，t为一个发光周期的时长。
18.可选地，所述控制目标发光电路对应的升压电路在第一预设时间段对第一储能元件进行储能，包括：
19.控制所述目标发光电路对应的升压电路的第二控制开关在第一预设时间段闭合，以通过所述升压电路的电源对第一储能元件进行充电升压。
20.可选地，所述在所述第一预设时间段之后，控制所述目标发光电路对应的升压电路的第一储能元件对第二储能元件在第二预设时间段进行储能，包括：
21.在所述第一预设时间段后，控制所述第二控制开关在第二预设时间段断开，以通过所述电源及所述第一储能元件对第二储能元件进行充电储能。
22.可选地，所述在所述第二预设时间段之后，控制所述目标发光电路对应的第一控制开关在第三预设时间段闭合，以使所述目标发光电路在所述第三预设时间段进行发光；
23.在所述第二预设时间段之后，控制所述目标发光电路对应的第一控制开光在所述第三预设时间段闭合，以通过所述第二储能元件放出的电量来使所述目标发光电路的发光元件在所述第三预设时间段发光。
24.第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括上述的激光阵列的驱动电路。
25.可选地，所述激光阵列的驱动电路的数量至少为两个。
附图说明
26.本发明的下列附图在此作为本发明实施例的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
27.附图中：
28.图1为根据本发明的一个可选实施例的一个升压电路及一个激光阵列单元的电路图；
29.图2为图1的时序图；
30.图3为根据本发明的一个可选实施例的激光阵列的驱动电路的电路图；
31.图4为图3的时序图；
32.图5为根据本发明的一个可选实施例的一种激光阵列的驱动电路的控制方法的流程图。
具体实施方式
33.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以
实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
34.应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
35.现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。
36.第一方面，如图3所示，本发明实施例提供了一种激光阵列的驱动电路，包括n个升压电路和m个激光阵列单元bank；每个激光阵列单元包括n个发光电路和第一控制开关s，第k个升压电路的输出端与每个激光阵列单元bank的第k个发光电路的输入端电连接，每个发光电路的输出端通过第一控制开关s接地；其中，n＞1，m＞1且n、m为正整数，k＝1、2、
……
、n。
37.其中，升压电路及激光阵列单元bank的数量可根据实际的需求进行设置，本实施例不做严格限定。
38.在具体应用中，每个升压电路完成储能的过程后，通过控制与相应的发光电路相连接的第一控制开关闭合，就能使相应的发光电路进行发光，并且在相应的发光电路发光完毕后，控制与相应的发光电路相连接的第一控制开关s断开，这样通过各升压电路的工作时序与各第一控制开关s的工作时序的相互配合，就能够使各发光电路按照预设的发光顺序进行发光，发射出的光线能够被环境中的物体反射后再由光接收部件(图中未示出)接收，从而达到探测周围物体的目的。其中，各个升压电路与各第一控制开光工作时序的配合过程，在后面的控制方法中进行详细阐述。
39.在本实施例中，该驱动电路中每个激光阵列单元中的所有发光电路均与第一控制开关s电连接，并且各个激光阵列单元bank中的第k个发光电路均与第k个升压电路电连接，从而减少第一控制开光s及升压电路的数量，也就减少驱动电路整体使用电子元器件的数量，进而减小了驱动电路所在板卡的面积，这样就降低了激光雷达设备的尺寸，有利于与激光雷达设备的小型化与集成化，并且也降低了制作成本。
40.具体地，如图1所示，每个升压电路包括电源dc、第一储能元件、第二控制开关sc、单向导通元件及第二储能元件；电源dc与第一储能元件的第一端电连接；单向导通元件的阳极分别与第一储能元件的第二端及第二控制开关sc的第一端电连接；第二控制开关sc的第二端接地，单向导通元件的阴极分别与第二储能元件的第一端及相应发光电路的输入端连接，第二储能元件的第二端接地。
41.如图1所示，每个发光电路包括发光元件ld；发光元件ld的输入端与相应升压电路的单向导通元件的阴极连接；发光元件ld的输出端与第一控制开关s电连接。
42.在具体应用中，各升压电路及各发光电路在初始状态中，第一控制开关s及第二控制开关sc均处于断开状态。
43.为了能够清楚的阐述升压电路及发光电路的工作原理，下面以一个升压电路连接一个仅有一个发光电路的激光阵列单元来阐述升压电路及发光电路的工作原理。
44.如图1及图2所示，首先通过升压电路的电源dc在第一预设时间段t1内来对第一储能元件进行储能，即通过控制第二控制开关sc在第一预设时间段t1闭合(如图2中的开闭逻辑所示，逻辑1代表开关闭合，逻辑0代表开关断开)，使电源dc、第一储能元件、第二控制开关sc在第一预设时间段t1内构成闭合回路，从而在第一预设时间段t1内，通过电源dc对第一储能元件进行储能，以完成第一储能元件的储能过程。然后通过升压电路的第一储能元件对第二储能元件进行充电储能，控制第二控制开关sc断开，使电源dc、第一储能元件、单向导通元件、第二储能元件构成闭合回路，从而通过第一储能元件对第二储能元件进行充电储能，这样第二储能元件的电荷量(即电压)也随之增加，第一储能元件对第二储能元件的充电储能过程持续第二预设时间段t2，以使第二储能元件达到预设电压。之后再通过第二储能元件对发光元件ld在第三预设时间段t3发光。
45.进一步地，在一些实施例中，m为8，n为16，也就是驱动电路包括8个升压电路及激光阵列单元bank，每个激光阵列单元bank具有16个发光电路，从而能够满足实际的发光需求。
46.进一步地，如图1所示，第一储能元件为电感l，第二储能元件为电容c，单向导通元件为二极管d，发光元件为激光二级管ld。
47.其中，激光二极管为垂直腔面激光投射器或边发射激光器。激光投射器具有光电转化效率高、光谱线宽窄、光谱温漂小的优势，并且还具有成本较低、制作工艺简单，易于量产等优势；边发射激光器具有调制带宽大、发散角小和斜效率高等优势。
48.第二方面，本发明实施例还提供了一种激光阵列的驱动电路的控制方法，应用于上述的驱动电路，驱动电路的具体结构可参见上述实施例，不再赘述。
49.具体而言，如图5所示，该激光阵列的驱动电路的控制方法包括：
50.步骤s101：控制目标发光电路对应的升压电路在第一预设时间段t1对第一储能元件进行储能，其中，目标发光电路为当前待发光的发光电路。
51.当前待放光的发光电路可依据预设的发光顺序来确定，预设的发光顺序可由工作人员根据实际需求进行设置。
52.示例性的，如图5所示，假设预设的发光顺为按照第一个激光阵列单元至第m个激光阵列单元，即(图3中的bank1-bankm)的顺序，每个激光阵列单元按照第一个发光电路至第n个发光电路的顺序依次驱动相应的发光电路发光，也就是预设的发光顺序为图中ld
1.1
、ld
1.2
、
……
、ld
1.(n-2)
、ld
1.(n-1)
、ld
1.n
、ld
2.1
、ld
2.2
、
……
、ld
2.(n-2)
、ld
2.(n-1)
、ld
2.n
、
……
ld
(m-1).1
、ld
(m-1).2
、
……
、ld
(m-1).(n-2)
、ld
(m-1).(n-1)
、ld
(m-1).n
、ld
m.1
、ld
m.2
、
……
、ld
m.(n-2)
、ld
m.(n-1)
、ld
m.n
，那么在驱动电路开始工作时，ld
1.1
所在的发光电路为当前待发光的发光电路，即目标发光电路，适应性的，第一个升压电路boost1为对应的升压电路。
53.在具体应用中，通过控制目标发光电路对应的升压电路的第二控制开关sc在第一预设时间段t1闭合，以通过升压电路的电源dc对第一储能元件进行充电升压。
54.继续以上述的例子中ld
1.1
所在的发光电路为目标发光电路，第一个升压电路boost1为对应的升压电路为例，第一个升压电路boost1的第二控制开关sc1在第一预设时间段闭合，使电源dc、第一储能元件(电感l1)、第二控制开关sc1在第一预设时间段t1内构
成闭合回路，从而通过第一个升压电路boost1的电源dc对第一储能元件(电感l1)进行充电升压。
55.步骤s102：在第一预设时间段t1之后，控制目标发光电路对应的升压电路的第一储能元件对第二储能元件在第二预设时间段进行储能。
56.在具体应用中，在第一预设时间段t1后，控制第二控制开关sc在第二预设时间段t2断开，以通过电源及第一储能元件对第二储能元件进行充电。
57.继续以上述的例子中ld
1.1
所在的发光电路为目标发光电路，第一个升压电路为对应的升压电路为例，在第一预设时间段t1后，控制第二控制sc1开关断开，使电源dc、第一储能元件(电感l1)、单向导通元件(二极管d1)、第二储能元件(电容c1)构成闭合回路，从而通过第一储能元件(电感l1)对第二储能元件(电容c1)进行充电储能，这样第二储能元件(电容c1)的电荷量(即电压)也随之增加，第一储能元件(电感l1)对第二储能元件(电容c1)的充电储能过程持续第二预设时间段t2，以使第二储能元件(电容c1)达到预设电压。
58.步骤s103：在第二预设时间段t2之后，控制目标发光电路对应的第一控制开关s在第三预设时间段闭合，以使目标发光电路在第三预设时间段t3进行发光。
59.在具体应用中，在第二预设时间段t2之后，控制目标发光电路对应的第一控制开光在第三预设时间段t3闭合，以通过第二储能元件放出的电量来使目标发光电路的发光元件在第三预设时间段发光。
60.继续以上述的例子中ld
1.1
所在的发光电路为目标发光电路，第一个升压电路boost1为对应的升压电路为例，在第二预设时间段t2后，控制s1闭合，这样通过第一个升压电路boost1的第二储能元件(电容c1)为目标发光电路的ld
1.1
供电，使目标发光电路的ld
1.1
在第三预设时间段t3发光。
61.步骤s104：将下一个待发光的发光电路作为新的目标发光电路，重复步骤s101-s103，并且t4≥t2+t3，n*t4≥t1+t2，直至所有的发光电路均完成步骤s101-s103，以完成一个发光周期，并且t≥m*n*t4且t≥t1+t2+t3；其中，t4为新的目标发光电路与原来的目标发光电路的发光间隔的时长，t1为第一预设时间段，t2为第二预设时间段，t3为第三预设时间段，t为一个发光周期的时长。
62.下一个待发光电路可通过预设的发光顺序及当前待发光的发光电路确定。示例性的，以步骤s101中例子中的预设的发光顺序为例，按照预设的发光顺序，如果ld
1.1
所在的发光电路为当前待发光的发光电路，则ld
1.2
所在的发光电路为下一个待发光的发光电路，这样ld
1.2
所在的发光电路作为新的目标发光电路，并重复步骤s101-s103，从而使ld
1.2
能够在第三预设时间段t3内发光，以此类推，直至ld
m.n
作为新的目标发光电路，并重复步骤s101-s103，使ld
1.2
能够在第三预设时间段内发光为止，从而完成一个发光周期。
63.在本步骤中，如图2及图4所示，为了避免出现原目标发光电路还未熄灭，而新的目标发光电路已经开始发光，也就是两个发光电路同时发光的情况出现，第一预设时间段t1、第二预设时间段t2，第三预设时间段t3，新的目标发光电路与原来的目标发光电路的发光间隔的时长t4，发光周期的时长t需满足如下关系：
64.t4≥t2+t3，n*t4≥t1+t2；t≥m*n*t4且t≥t1+t2+t3。
65.进一步地，在具体应用中，当时序无法满足上述关系的关系时，可以通过调整升压电路、激光阵列单元及每个激光阵列单元中的发光电路的数量，也就是调整m和n的支，以使
时序满足上述关系。可选地，m＝8，n＝16。
66.在具体应用中，预设的发光时序还可以为ld
1.1
、ld
2.2
、ld
3.3
、ld
4.4
、ld
5.5
、
…
、ld
n.n
、ld
(n+1).1
、
…
、ld
m.(m-n)
、ld1.
(m-n+1)、
…
、ld
m.n
，其中，m＞n，从而使发光电路能够沿对角线的方向依次发光。而具体的控制过程可按照步骤s101-s104执行，在此不再赘述。当然，上述预设的发光时序仅实施例性的，在实际应用中，工作人员可根据实际需求，设置相应的预设发光时序，并依照预设发光时序确定目标发光电路，从而按照步骤s101-s104执行控制方法。
67.第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括上述的激光阵列的驱动电路。
68.其中，所述电子设备可以为清洁设备，例如扫地机器人、拖地机器人及扫拖机器人，当然也可以为具有其他功能的设备，如送货机器人等。
69.该电子设备中的驱动电路中每个激光阵列单元中的所有发光电路均与第一控制开关电连接，并且各个激光阵列单元中的第k个升压电路均与第k个升压电路电连接，从而减少第一开光及升压电路的数量，也就减少驱动电路整体使用电子元器件的数量，进而减小了驱动电路所在板卡的面积，这样就降低了激光雷达设备的尺寸，有利于与激光雷达设备的小型化与集成化，并且也降低了制作成本。
70.进一步地，激光阵列的驱动电路的数量至少为两个，从而能够保证各升压电路及发光电路的时序更好的满足上述实施例中的时序关系，即满足t4≥t2+t3，n*t4≥t1+t2；t≥m*n*t4且t≥t1+t2+t3。另外，在具体应用中，各激光阵列的驱动电路中的升压电路、激光阵列单元bank及每个激光阵列单元bank中的发光电路的数量可以不同。以两个激光阵列的驱动电路为例，其中一个激光阵列的驱动电路的升压电路、激光阵列单元及每个激光阵列单元bank中的发光电路的数量均为16，也就是m＝n＝16，而另一个激光阵列的驱动电路的升压电路的数量为16，激光阵列单元bank的数量为8，每个激光阵列单元中bank的发光电路的数量为16。
71.本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。