[发明专利]具有充电的多通道脉冲电流发生器

说明书

一种多通道电流脉冲发生器，用于驱动具有唯一正极端子和共享的负极端子的多个负载。脉冲发生器包括脉冲控制晶体管以及对于每个负载的负载电容器和充电控制晶体管。脉冲控制晶体管允许或阻断通过负载的电流脉冲，并且具有连接至共享的负极端子的漏极端子、连接至接地的源极端子、以及用于接收负载驱动器控制信号的栅极端子。负载电容器由通过相应负载的电流脉冲来放电。充电控制晶体管允许或阻断相应负载电容器的充电电流。脉冲控制晶体管优选地是增强型GaN FET并且被选择为承受通过有待同时驱动的最大数量的负载的电流脉冲。

技术领域

本发明总体上涉及多通道电流脉冲发生器，并且更具体地涉及一种用于驱动具有共用端子的负载的多通道电流脉冲发生器。

背景技术

用于驱动具有共用端子的负载的典型的多通道电流脉冲发生器使用n型FET来精确地控制导通和关断时间并且承受高电流。由于相比于保持电子的通常更高的迁移率以及获得如使用共同品质因数测量的n型FET的更好的电性能，n型FET通常是优选的。多通道电流脉冲发生器的一些实现方式必须满足特定的尺寸和脉冲频率约束。例如，在光检测和测距(激光雷达)系统中，多个激光二极管集成在单个基板上并且共享公共阴极，这允许激光二极管在制造期间更靠近地放置在一起并且精确地对准，从而简化光学组件(诸如透镜)的对准并且减小整体系统尺寸。

共享共用阴极但具有单独阳极允许激光二极管被单独控制，使得激光雷达系统能够一起操作所有激光二极管(实现单个更强大的激光器)、单独操作每个激光二极管或一次操作一些但不是所有激光二极管的组合。当多通道电流脉冲发生器必须能够单独控制每个负载时，然而，必须将各个n型FET与每个负载串联放置，并且必须实施浮动栅极驱动器以驱动n型FET并且确保栅极电压响应于源极端子处的电压增大而增大以保持n型FET导通。

图1示出了用于驱动具有共用端子的负载的常规多通道电流脉冲发生器的示意图。在图1中，常规的多通道脉冲发生器100包括用于负载190的集合中的每个负载195的唯一脉冲发生器120。负载190的集合共享接地端110处的共用端子。在该示例中，负载190的集合包括四个负载，195A-D，但可使用任何适当数量的负载。每个负载195被描绘为激光二极管，但是可以使用任何适当的负载。脉冲发生器120A-D基本相同，但为了便于说明，脉冲发生器120B-D以简化框图形式示出。

用于负载195A的脉冲发生器120A包括可变电平移位器125、电压源130、栅极驱动器135、控制晶体管140、电阻器145和电容器150。电阻器145用于对电容器150充电，电容器150存储能量，负载195A的电流脉冲通过控制晶体管140从该能量汲取。可变电平移位器125接收负载驱动器控制信号CTL105并适当地增大CTL105的电压或降低CTL105的有效阻抗，从而向栅极驱动器135提供具有增大的电压或电流的信号。

栅极驱动器135基于来自可变电平移位器125的信号将栅极驱动电压提供至控制晶体管140的栅极端子。栅极驱动器135基于控制晶体管140的源极端子上的电压增大控制晶体管140的栅极端子上的电压，从而即使在控制晶体管140的源极端子上的电压响应于通过负载195A的电流脉冲增大时也保持控制晶体管140导通。

图2示出了用于驱动具有共用端子的负载的另一个常规多通道电流脉冲发生器的示意图。类似于图1中所示的多通道脉冲发生器100，常规的多通道脉冲发生器200包括用于负载290的集合中所示的每个负载295的唯一脉冲发生器220，负载290的集合共享接地端210处的共用端子。用于负载295A的脉冲产生器220A经配置以基于负载驱动器控制信号CTL205对自举电容器255充电。