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用于切换激光二极管的脉冲电流的激光驱动器集成电路

阅读:878发布:2020-05-08

专利汇可以提供用于切换激光二极管的脉冲电流的激光驱动器集成电路专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种激光 驱动器 集成 电路 (1),用于切换用于激光 二极管 (2)的脉冲 电流 (IP),该激 光驱 动器集成电路(1)具有多个子 开关 单元(3),用于利用开关(4)分别产生分电流(IT),该开关(4)用于脉冲化分电流(IT)。子开关单元(3)彼此并联连接以产生脉冲电流(IP)。一个 蓄能器 (5)集成到每个子开关单元(3)中,以提供切换开关(4)开关所需的切换 能量 。此外,本发明涉及一种具有至少一个 激光二极管 (2)和至少一个激光驱动器集成电路(1)的激光系统(16)。,下面是用于切换激光二极管的脉冲电流的激光驱动器集成电路专利的具体信息内容。

1.一种激光驱动器集成电路,用于切换激光二极管(2)的脉冲电流(IP),所述激光驱动器集成电路具有多个子开关单元(3),分别用于通过脉冲化分电流(IT)的开关(4)来产生分电流(IT),其中,子开关单元(3)彼此并联连接以产生脉冲电流(IP),
其特征在于,
在每个子开关单元(3)中集成有蓄能器(5),以提供开关(4)切换所需的切换能量
2.根据权利要求1所述的激光驱动器集成电路,其特征在于,
每个子开关单元(3)包括用于施加电源电压的本地电源端子(6)和本地接地端子(7),其中,所述蓄能器(5)连接在电源端子(6)和接地端子(7)之间。
3.根据前述权利要求中任一项所述的激光驱动器集成电路,其特征在于,所述蓄能器(5)设计为电容器。
4.根据权利要求3所述的激光驱动器集成电路,其特征在于,电容器(5)设计为金属-绝缘体-金属电容器和/或边缘电容器和/或多晶电容器和/或扩散电容器和/或栅极电容器。
5.根据权利要求4所述的激光驱动器集成电路,其特征在于,在金属-绝缘体-金属电容器(5)中,电容器(5)的至少一个电极由子开关电路中提供的金属表面形成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的激光驱动器集成电路,其特征在于,每个子开关单元(3)包括电流源(8),特别是晶体管,所述电流源(8)能够经由开关(4)切换,以产生分电流(IT)。
7.根据权利要求6所述的激光驱动器集成电路,其特征在于,每个子开关单元(3)包括参考输入端(9),参考输入端(9)连接到所述电流源(8),用于设置分电流(IT)。
8.根据权利要求6和7中任一项所述的激光驱动器集成电路,其特征在于,所述电流源(8)和开关(4)形成分电流产生单元(10)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的激光驱动器集成电路,其特征在于,至少一个同步单元(11)用于同步输入和输出信号,该至少一个同步单元(11)与子开关单元(3)并联连接。
10.根据权利要求9所述的激光驱动器集成电路,其特征在于,同步单元(11)具有与子开关单元(3)相同的时间行为。
11.根据权利要求9和10中任一项所述的激光驱动器集成电路,其特征在于,对于分电流(IT)的产生,同步单元(11)和子开关单元(3)基本相同地设计。
12.根据权利要求8至11中的任一项所述的激光驱动器集成电路,其特征在于,同步单元(11)包括至少两个分电流产生单元(10),每个分电流产生单元(10)都具有输出并且以并联或反并联地切换。
13.根据前述权利要求中任一项所述的激光驱动器集成电路,其特征在于,子开关单元(3)和/或同步单元(11)通过控制电路(12)可激活,使得所有子开关单元(3)和/或同步单元(11)可同时切换。
14.根据权利要求13所述的激光驱动器集成电路,其特征在于,控制电路(12)设计为二叉放大器树结构。
15.根据前述权利要求中任一项所述的激光驱动器集成电路,其特征在于,子切换单元(3)和/或同步单元(11)的切换时间在皮秒范围内。
16.根据前述权利要求中任一项所述的激光驱动器集成电路,其特征在于,电路(1)设计为高侧驱动器电路或低侧驱动器电路。
17.根据权利要求16所述的激光驱动器集成电路,其特征在于,高侧驱动器电路(1)中的蓄能器(5)设计为自举电容器。
18.一种激光系统,其具有如前述权利要求中任一项所述的至少一个激光二极管(2)和至少一个激光驱动器集成电路(1)。
19.根据权利要求18所述的激光系统,其特征在于,所述激光二极管(2)设置在所述激光驱动器集成电路(1)上。
20.根据权利要求18和19中任一项所述的激光系统,其特征在于,激光驱动器集成电路(1)设计为衬底,并且激光二极管(2)经由堆栈通孔以热传导方式连接到该衬底。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的激光系统,其特征在于,能够通过两个输入信号产生激光脉冲,尤其是经过相移的两个输入信号。

说明书全文

用于切换激光二极管的脉冲电流的激光驱动器集成电路

技术领域

[0001] 本发明涉及一种激光驱动器集成电路,该激光驱动器集成电路用于切换具有多个子开关单元的激光二极管的脉冲电流,多个子开关单元分别使用开关来产生分电流,该开关用于对分电流进行脉冲调剂。其中,子开关单元彼此并联连接以产生脉冲电流。此外,本发明涉及一种具有至少一个激光二极管和至少一个激光驱动器集成电路的激光系统。

背景技术

[0002] 激光驱动器集成电路在许多技术领域中用于切换高电流,特别是高脉冲电流,以用于使用一个或多个激光二极管的应用。因此,相应的激光系统可用于飞行时间应用、安全技术中,也可用于例如汽车技术中,例如,与LIDAR传感器结合使用(光检测和测距)。为了在相应的应用中使用,必须可靠且快速地切换电流。
[0003] 例如从DE 10 2009 060 873A1中可知一种用于切换激光二极管的脉冲电流的激光驱动器集成电路。激光驱动器电路包括多个子开关单元,每个子开关单元被提供以产生分电流,其中,每个子开关单元包括开关,利用该开关可以脉冲化分电流。子开关单元又彼此并联连接,使得子开关单元的分电流可加起来为总脉冲电流。
[0004] 这种激光驱动器集成电路确实在实践中得到了证明,但是这些电路,特别是在安培范围内具有很高电流的大电流应用中,由于子开关单元在时间上的切换点不同而达到其极限,使得尤其是所需的开关时间和脉冲形式无法再实现。

发明内容

[0005] 在这种背景下,本发明的目的是提供一种激光驱动器集成电路,通过该激光驱动器集成电路甚至可以在很短的时间内切换非常高的脉冲电流。
[0006] 该目的在开头所述类型的激光驱动器集成电路中得以实现,其中,将用于提供开关切换所需的切换能量蓄能器集成到每个子切换单元中。
[0007] 借助于子开关单元内部的蓄能器,可以在每个子开关单元中切换更高的脉冲电流,尤其是在安培范围内,例如在1-10A的范围内,在子开关单元组中均匀且快速地切换。以此方式可以将用于切换开关的切换能量保留在子切换单元内部并且可以直接提供。以这种方式,可以防止局部电源电压的崩溃,并且因此可以使其稳定。然后,在开关过程中出现高电流或高功率需求的情况下,蓄能器可以充当电压和/或电源。另外,可以防止各个子开关单元的相互影响,从而可以产生更均匀的切换过程。尤其是,可以产生具有高的侧面陡度的脉冲。
[0008] 一种优选的设计方案提供为,每个子开关单元包括用于施加电源电压的电源端子和接地端子,其中,蓄能器连接在电源端子和接地端子之间。通过蓄能器在电源端子和接地端子之间的互连,可以使电源电压稳定,特别是在切换过程中。蓄能器可以优选地与电源电压并联连接,使得蓄能器可以在需要时用作支撑电压和/或能量源。以此方式可以可靠地平衡电流尖峰,并且可以在本地提供切换开关所需的切换能量。
[0009] 在设计方面,提出了蓄能器构造为至少一个电容器,该电容器特别优选地具有低阻抗。另外,可以吸收干扰性的限时过电压,从而可以减少其传播和有害影响。如果电容器具有在纳法拉范围或皮法拉范围内的电容,则是优选的,但是特别优选在皮法拉范围内。为了避免寄生效应,如果蓄能器通过短的且低电感的连接器连接,则进一步证明是有利的。蓄能器可以通过相应短的导线和/或通过选择为较大的导电带的横截面以低电感的方式连接。由于在空间上靠近各个开关,电感被最小化,因此可以立即提供用于接通开关的所需开关电流,从而可以将电压降保持在限制范围内。同时,大电流只能在短路径上流动,因此可以大大抑制由此引起的EMC干扰。以此方式可以防止激光驱动器集成电路的不稳定性和变化。
[0010] 根据一种结构设计,所提供的电容器设计为金属-绝缘体-金属(MIM)电容器和/或边缘电容器和/或多晶电容器和/或扩散电容器和//或作为栅极电容器。如果将设计为低电阻的电容器用作蓄能器,则被证明是有利的。以这种方式,可以实现每单位长度的高电容。但是,已经证明使用金属-绝缘体-金属电容器是特别有利的。相应的MIM电容器具有较低的内部电阻和较低的寄生电感的优点,因此实际上形成了理想的平板电容器。然而,也可以优选地使用所有上述类型的电容器的组合,并且如果可用,优选地单独地或组合地使用其他电容器。在这种情况下,特别优选的是,可以尽可能有效地利用激光驱动器集成电路上可用的结构空间。通过组合各种类型的电容,还可以增加每单位长度的电容。
[0011] 此外,在金属-绝缘体-金属电容器的情况下,如果电容器的至少一个电极由设置在子开关单元中的金属表面形成,则是有利的。如果电容器的两个电极都由设置在子开关单元中的金属表面形成,则是特别优选的。金属表面可以是例如导电带等。在生产过程中,可以将绝缘层和(如果在仅提供一个金属表面的情况下)反电极施加到提供的金属表面上。以这种方式,可以多次使用已经在子开关单元中提供的结构,从而可以进一步减小激光驱动器集成电路的结构尺寸。
[0012] 根据另一种设计方案,所提供的每个子开关单元包括电流源以用于产生分电流,该电流源尤其是晶体管,可通过开关进行切换。电流源优选形成为场效应晶体管。电流源和开关可以彼此串联连接。特别优选地,电流源被近似地设计为恒定电流源,该恒定电流源可以产生恒定的分电流并且可以经由开关进行切换以产生脉冲分电流。
[0013] 在此有利的是,每个子开关单元包括一个参考输入端,该参考输入端与电流源相连,用于设置分电流。在这种情况下,各个子开关单元的参考输入可以优选在衬底(substrate)上互连。例如通过DC电压源可以将参考电压施加到参考输入端。在这种情况下,分电流代表参考电压的函数(function),因此,激光二极管的脉冲电流也代表参考电压的函数。经由参考输入端可以将参考电压提供给用作电流源的晶体管的栅极端子。另外,可以在参考输入端和电流源之间设置阻抗和/或有源电路,以设置工作点。以这种方式,可以设置每个子开关单元的电流源的工作点,从而可以设置分电流的平。
[0014] 如果电流源和开关形成分电流产生单元,则是特别优选的。所述分电流产生单元可以提供能够根据总脉冲电流而在其水平上设置的分电流。特别地,也可以设置脉冲。可以将各个子开关单元的各个分电流产生单元的分电流相加,从而得出确定的总脉冲电流。特别优选的是,以这样的方式激活和/或设置分电流产生单元,使得它们也施加相同的分电流。以此方式可以实现均匀的切换行为。
[0015] 此外,与子开关单元并联的至少一个用于同步输入和输出信号的同步单元是有利的。借助于这种同步单元,可以确定并相应分析输入信号和所得输出信号之间的延迟,该延迟由开关本身引起,包括由于温度影响,老化等引起的可能变化。以这种方式,可以产生同步信号,借助于该同步信号可以避免寄生效应,并且该同步信号同时可用于激光驱动器的输出电流。以这种方式,可以避免复杂的同步过程。信号的同步可以直接从激光驱动器集成电路得出。
[0016] 在此有利的是,同步单元具有与子开关单元相同的时间行为。以这种方式,可以以简单的方式确定并且因此考虑子开关单元的时间特性,特别是在子开关单元中出现的延迟。特别地,因此也可以实现激光驱动器集成电路的温度独立性。
[0017] 根据一种优选的设计方案,关于分电流的产生,提供的同步单元和子开关单元基本上相同地设计。特别地,已证明有利的是,同步单元还包括分电流产生单元,其包括与子开关单元的分电流产生单元相同的元件。所有附加元件,例如阻抗、有源电路等,也可以优选地以相同的方式提供。在这种情况下,同步单元可以与子开关单元本质上不同,因为它的输出不与子开关单元的输出信号汇集在一起,而是作为同步输出单独引出。以这种方式,可以产生电信号,该电信号在时间特性方面与子开关单元的时间特性相对应。但是,这可以用于同步过程,而不用于生成脉冲电流。
[0018] 本发明的另一设计方案,提供的同步单元包括至少两个分电流产生单元,每个分电流产生单元都具有输出,并且以并联或反并联的方式切换。在这种情况下,特别有利的是,设置在分电流产生单元中的开关元件相对于子开关单元的分电流产生单元基本上减半。在这种情况下,通过将一半的元件加倍,可以产生与单个元件相同的时间和切换行为。由于互连,在此也可以实现基本上与子开关单元相同的电性能。然而,可以差分使用信号的优点由提供两个分电流产生单元来提供,所述两个分电流产生单元以反并联方式切换。这尤其在电路方面提供了优点。
[0019] 在本发明的一种改进方案中提出,子开关单元和/或同步单元可以通过控制电路来激活,使得所有子开关单元和/或同步单元可同时切换。因此,不必单独控制每个子开关单元和/或同步单元。以此方式可以防止时间延迟和切换行为的不规则性。特别优选的是,将控制信号同时施加到子开关单元和/或同步单元的所有输入端子上。因此可以确保,激光驱动器集成电路的总体功能是通过增加等效的单独功能来定义的,而不会产生相互影响或干扰。优选的是,将控制电路布置在衬底上。以这种方式,可以实现紧凑的结构以及子开关单元和/或同步单元的快速和精确的致动。
[0020] 在这种情况下,如果控制电路被设计为二叉放大器树结构(Baumstruktur des),则是特别有利的。以这种方式,可以使子开关单元的激活更加精确。以这种方式可以进一步改善切换过程的同时性。在这种情况下,所述树形结构可以优选地包括延迟和/或放大元件。通过这种树形结构,可以使用单个控制信号快速而有效地激活多个子开关单元和/或同步单元。
[0021] 根据本发明的另一设计方案,提供的子开关单元和/或同步单元的切换时间在皮秒范围内。通过设计具有集成的蓄能器的子开关单元和/或同步单元,可以相对于现有解决方案明显缩短切换时间。以这种方式,即使在安培范围内的高电流也可以快速切换。特别地,使用激光驱动器集成电路可以实现亚纳秒范围内的切换时间。此外,每个子开关单元可以在数百毫安至几安的范围内切换电流,优选在100mA至10A之间,特别优选在1A至6A之间。
[0022] 通过多个子开关单元,优选地多于十个子开关单元,特别是多达几百个子开关单元的并联连接,激光驱动器产生的电流可达几安培至几百安培的范围,该激光驱动器具有子开关单元的切换特性。此外,在单个半导体衬底上的行或矩阵内,特别是在多行中或在多个中对具有并入的同步单元的多个子开关单元进行并联连接是有利的,由此,可以激活多通道激光器,特别是激光棒或多通道VCSEL或VeCSEL。这尤其对于例如在LIDAR领域中的应用、飞行时间应用等中是有利的。
[0023] 此外有利的是,电路设计为高侧驱动器电路或低侧驱动器电路。在作为低侧驱动器电路的设计中,通过开关将负载,特别是激光二极管的阴极接地。相反,在高侧驱动器电路中,该开关将负载,特别是激光二极管的阳极切换到电源电压。设计为低侧驱动器电路的优点在于,与例如在高侧驱动器电路中相比,控制电路的设计更为简单。然而,多通道激光器通常实现为具有共阴极,然后需要设计为高侧驱动器电路。
[0024] 在此有利的设计方案规定,在高侧驱动器电路中的蓄能器构造为自举电容器。借助于自举电容器可以提供对开关过程所需能量的低电感和低电阻的缓冲。
[0025] 在开头提到的类型的激光系统中,其目的在于,根据上述示例性实施例之一来设计激光驱动器集成电路。与结合激光驱动器集成电路相同的优点已经得到说明。在这种情况下,所有特征都可以单独应用或组合应用。
[0026] 激光系统的一种有利的设计方案是,将激光二极管布置在集成电路上。以这种方式可以进一步减小总体结构高度。在衬底上形成本身闭合的电路。完整的激光系统因此可以实现为一个组件。
[0027] 此外优选的是,将激光驱动器集成电路布置在衬底上并且激光二极管通过热传导的方式经由堆栈通孔连接到衬底上。以这种方式,也可以实现在安培范围内的非常高的电流,而不会由于过热而出现问题。热量可以通过这种方式散发。
[0028] 此外有利的是,可以由两个特别是相移的输入信号产生激光脉冲。以这种方式,可以实现更高的侧面陡度并且因此可以实现更短的切换时间。为激光二极管提供了更快的切换和更精确的激活。
[0029] 以上结合激光器系统描述的所有特征也可以单独地或组合地应用于集成激光器驱动器电路中。此处还产生了所描述的结合激光系统的相同优点。附图说明
[0030] 图1示出了具有多个子开关单元和激光二极管的激光驱动器集成电路的等效电路图;
[0031] 图2示出了子开关单元的第一示例性实施例的等效电路图;
[0032] 图3示出了作为高侧驱动器的子开关单元的第二示例性实施例的等效电路图。

具体实施方式

[0033] 图1示意性地示出了根据本发明的激光驱动器集成电路1的等效电路图,其用于切换激光二极管2的脉冲电流IP。这种激光驱动器集成电路1可以应用于用于切换激光二极管2的许多技术领域。因此,例如,在安全技术领域中是已知的应用,但是在例如LIDAR传感器等领域中的车辆技术中也是已知的。
[0034] 激光驱动器集成电路1由多个子开关单元3组成,每个子开关单元3被设计为产生分电流IT。在图1中仅示例性地示出了彼此并联连接的五个子开关单元3。然而,本发明不限于此。因此,例如也可以考虑使用100、1000或任意其他数量的子开关单元3的设计。由于在公共的半导体衬底上集成有彼此相邻的多个基本上相同的子开关单元3,每个子开关单元3本身就完全起作用,因此可以以简单的方式优化激光驱动器电路1。在这种情况下,子开关单元3以这样的方式互连:优选地,获得子开关单元3各自执行的各个功能,并同时将驱动器电流相加,从而获得其效果。结果,激光驱动器集成电路1于是具有与单个子开关单元3相同的参数特性,例如速度、脉冲波形、电压依赖性、温度响应。结果,改进单个子开关单元3足以实现优化的总体电路1。
[0035] 如图1进一步所示,每个子开关单元3具有相同的电路结构。特别地,子开关单元3包含相同的无源和有源组件。子开关单元3在功能和布局上也进行了相同的设计。根据本示例性实施例,激光驱动器电路1的各个子开关电路3在半导体衬底(未更详细示出)上成列布置。然而,本发明不限于此。相反,可以根据需要调整布局,以便可以实现优化的总体设计。
[0036] 子开关单元3的第一实施例的结构和功能将在下文中基于图2中的示意图进行详细说明。
[0037] 根据第一示例性实施例,子开关单元3包括分电流产生单元10,该分电流产生单元10包括至少一个电流源8和开关4。分电流IT通过电流源8产生。电流源8在当前情况下设计为晶体管,可以通过参考输入端9对其进行控制。可以例如通过DC电压源在参考输入端9处施加参考电压,该参考电压用于设置工作点和设置分电流IT。电流源8通过串联连接到电流源8的开关4进行切换,并且特别是分电流IT通过开关4被脉冲化。开关4还设计为晶体管,并通过电子电路14连接到子开关单元3的控制输入端13,该电子电路14可以包含放大器、脉冲形成器、信号处理单元和/或激活电子单元。
[0038] 图2中所示的子开关单元3被设计为低侧驱动器电路1,这意味着负载被接地。这种激光驱动器电路1尤其在激活和脉冲特性方面具有优点。然而,也可以想到激光驱动器电路1的设计,其中子开关单元3被设计为高侧驱动器电路1。图3示出了这样的示例性实施例。在这种情况下,负载将切换到电源电压。
[0039] 为了激活各个子开关单元3,可以经由控制电路12在控制输入端13处施加控制信号。在这种情况下,如此设计控制电路12,该控制电路12也可以布置在集成的激光驱动器1的衬底上,使得子开关单元3的分电流产生单元10分别被同时激活。在这种情况下,可以以不同的方式提供控制信号。根据本示例性实施例,控制电路12被设计为具有多个放大器元件15的二叉放大器树结构,其在子开关单元3的方向上一次又一次地分支。所述树形结构中的放大器元件15的相应尺寸导致了外部提供的控制信号被放大并且可能被延迟,但是也导致了该控制信号同时施加在子开关单元3的输入端13上。以此方式,可以使子开关单元3的控制更加精确,并且可以确保所有子开关单元3的同步切换过程,因此,所有开关单元3可以使用单个控制信号快速有效地激活。特别地,可以通过两个输入信号,尤其是相移的两个输入信号产生激光脉冲。
[0040] 现在还能够在极短的切换时间内(最好在皮秒范围内)切换安培范围内的大电流,在本发明中,在每种情况下,用于提供切换开关4所需的切换能量的蓄能器5被集成到子开关单元3中。因此,可以在各个子开关单元3中准备好用于切换开关4的切换能量,从而可以直接通过激活元件14提供切换过程所需的切换能量,该激活元件14尤其是放大器或包括放大器。以这种方式,可以防止激活元件14的电源电压的崩溃,并且因此可以使该电压稳定。然后,在切换过程中出现高电流或高功率需求的情况下,蓄能器5可以用作电压源和/或能量源。另外,防止了各个子开关单元3的相互影响,从而可以产生具有高侧面陡度的脉冲。
[0041] 在这种情况下,蓄能器5在每个子开关单元3中连接在用于施加电源电压的电源端子6和每个子开关单元3的接地端子7之间。以这种方式,可以在晶体管4的栅极处提供切换开关4所需的切换能量,这样,可以确保施加在电源端子6上的控制元件14的电源电压在开关时刻不会崩溃。通过将能量电池5在电源端子6和接地端子7之间互连,可以特别是在切换过程中使供电电压局部稳定。蓄能器5与电源电压并联连接,使得蓄能器5可以用作本地支持电压源和/或能量源。以此方式可以可靠地平衡电流尖峰,并且可以提供切换开关4所需的切换能量。
[0042] 在激光驱动器电路1的本实施例中,蓄能器5被设计为电容器,尤其是被设计为在高频下具有低阻抗的备用电容器。因此吸收了额外的干扰性限时过电压,从而减少了其传播和有害影响。电容器5具有在纳米法拉或在皮法拉范围内的电容,但是特别优选地在皮法拉范围内。为了避免寄生效应,电容器5通过短的且低电感连接器连接。蓄能器5通过相应地形成为短的线和/或通过选择为较大的导线横截面而以低电感的方式连接。由于在空间上接近开关4,避免了高电感,因此,在出现电流尖峰的情况下可以立即提供电流,从而将压降保持在限制范围内。同时,大电流只能在短路径上流动,因此可以大大抑制由此引起的EMC干扰。以此方式可以防止激光驱动器集成电路1的不稳定性和变化。在高侧驱动器电路1的情况下,蓄能器5可以用作自举电容器。
[0043] 如果电容器5被构造为金属-绝缘体-金属(MIM)电容器、边缘电容器、多晶硅电容器、扩散电容器和/或栅极电容器,则是有利的。然而,根据布局设计使用各种电容器类型的组合是特别有利的。根据本示例性实施例,蓄能器5被设计为金属-绝缘体-金属电容器5。在这种情况下,电容器5的至少一个电极至少由设置在子开关单元3中的金属表面形成,例如,导电带等。在制造过程的范围内,在该金属表面上涂上一层绝缘层,如果需要的话,再加上对电极。如果所提供的金属表面用于电容器5的两个电极,则将绝缘体层布置在这两个金属表面之间。以这种方式,可以同时产生具有高电容的节省空间的布置。电容器5优选地具有每单位长度的高电容,由此通过组合各个电容器类型可以额外地增加每单位长度的电容。
[0044] 由于子开关单元3因其部件而具有一定的寄生效应,例如延迟或温度依赖特性,因此已被证明为不利的延迟会产生在激光驱动器电路1中。为了能够检测和消除这些寄生效应,如图1所示,除了子开关单元3之外,还提供了同步单元11,用于同步输入和输出信号。
[0045] 同步单元11基本上与子开关单元3相同。根据图1所示的示例性实施例,同步单元11具有与子开关单元13相同的电温度和/或时间行为,特别是因为此处提供了相同的组件。
特别地,在同步单元11中还提供与子开关单元3中相同的分电流产生单元10。
[0046] 与子开关单元3的输出相反,同步单元11的通过其传导同步电流IS的输出端17不与子开关单元3的其他输出端合并在一起,而是作为同步输出端17被单独地引出,特别是被引向单独的同步电路18。以这种方式,可以特别是借助同步电路18产生同步信号S,该同步信号S可以用于与总的驱动器电流IP或与由激光二极管2产生的光脉冲同步。总的驱动器电流IP具有与子开关单元3的分电流IT和/或与同步单元11的同步电流IS相同的时间行为。因此,可以通过同步输出端17和/或使用同步信号S来输出激光二极管2的限定电切换时间点。如果已知激光二极管2的光电切换时间,则也已知激光二极管2的精确的发光时间点,并且可以在同步信号S中将其考虑在内。例如,在LIDAR系统的情况下,同步电流IS可以用于接收激光的传感器的同步,作为精确飞行时间测量的基础。因此,可以省去繁琐而复杂的同步方法。
[0047] 除了同步单元11的结构与所使用的部件相同之外,还可以想到这样的设计,其中,将分电流产生单元10中设置的元件加倍并且将其尺寸减半。在这种情况下,然后优选地在同步单元11内提供两个分电流产生单元10。然后可以将如此加倍的元件彼此并联或反并联。以这种方式,尤其可以产生差分输出信号。可以以这种方式产生附加信号,这特别有利于电路后处理。然而,同步单元11具有与子切换单元3相同的时间行为。
[0048] 激光驱动器集成电路1可以与激光二极管2一起形成激光系统16。在这种情况下,如果激光二极管2作为衬底布置在激光驱动器集成电路1上,则是有利的。以这种方式,可以进一步减小结构尺寸。在这样的激光系统16中,激光驱动器集成电路1可以形成衬底,其中激光二极管经由堆栈通孔以热传导的方式连接至衬底。在这种情况下,尤其可以存在与衬底的直接金属连接,以用于激光二极管2和驱动器电路1之间的散热。所有子开关单元3的输出端子和接地端子在衬底上互连。互连的输出端子连接到激光二极管2的阴极,该激光二极管2的阳极又连接到提供相对于地面的工作电压的电源。
[0049] 使用本发明的激光驱动器集成电路1,可以以简单的方式构造用于激光二极管2的可扩展高速电流驱动器电路1,其包括多个基本上相同设计的子开关单元3。子开关单元3可以分别针对小的分电流IT进行最优设计,该分电流IT分别相加以形成脉冲电流IP,结果,整个电路1也针对几安培至几百安培的高电流IP进行了优化。由于在每个子开关单元3中提供了蓄能器5,特别是对于一个或多个脉冲,可以提供开关4的切换所需的切换能量,并且因此可以防止局部电源电压的崩溃。以这种方式,可以实现具有高侧面陡度的极快的切换时间。
[0050] 参考标号列表:
[0051] 1  激光驱动器集成电路
[0052] 2  激光二极管
[0053] 3  子开关单元
[0054] 4  开关
[0055] 5  蓄能器
[0056] 6  电源端子
[0057] 7  接地端子
[0058] 8  电流源
[0059] 9  参考输入端
[0060] 10 分电流产生单元
[0061] 11 同步单元
[0062] 12 控制电路
[0063] 13 控制输入端
[0064] 14 激活元件
[0065] 15 放大器元件
[0066] 16 激光系统
[0067] 17 同步输出端
[0068] 18 同步电路
[0069] IP 脉冲电流
[0070] IT 分电流
[0071] S  同步信号
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