激光雷达及其驱动电路的安全保护电路、驱动检测方法与流程

本发明涉及激光雷达领域，尤其涉及一种激光雷达及其驱动电路的安全保护电路、驱动检测方法。

背景技术：

1、驱动开关控制激光雷达的发射光脉冲的相关技术已经十分成熟，驱动开关例如氮化镓(gan)场效应晶体管，其失效率保持在1fit(每累计十亿小时产生1次故障)左右，因为其高可靠性和高性能已在产业上使用十分广泛。

2、如图1所示，在激光雷达领域中，为了减小激光发射端驱动电路器件的数量，从而减小芯片面积，各光发射装置一般采用共用光发射装置同一端引脚的方式，例如“共阴极”的方式接入到电路中，并通过选通开关t1-t4和驱动开关对光发射装置的发光时长与发光时序进行控制。光发射装置l1-l4经由驱动开关g1接地，光发射装置l5-l8经由驱动开关g2接地。通过保证光发射装置阵列中每个光发射装置的发光时间(也即发光脉宽)保持在10ns左右，可以有效避免人眼安全问题。

3、但是，驱动开关在激光雷达中大量地使用，一旦某个驱动开关失效出现问题，比如驱动开关被击穿而持续导通，会导致某个光发射装置持续发光，引起人眼安全事故。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是在驱动电路失效的情况下及时停止光发射装置发光，降低激光雷达持续发光带来的人眼安全风险。

2、为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种用于激光雷达驱动电路的安全保护电路，所述激光雷达包括光发射装置，所述驱动电路能够提供驱动所述光发射装置发光的驱动电压，所述光发射装置的一端接收所述驱动电压，所述光发射装置的另一端耦接驱动开关；所述安全保护电路包括：电压检测单元，用于检测所述驱动电压的电压值；安全控制单元，用于在所述驱动电压的电压值低于阈值电压时，控制所述驱动电路停止提供所述驱动电压，所述阈值电压表示所述驱动开关失效时所述驱动电压的电压值。

3、可选的，所述光发射装置正常发光时，所述驱动电压在电压重复周期内具有电压最大值和电压最小值，所述阈值电压小于所述电压最小值。

4、可选的，所述电压最大值和所述电压最小值的差值为第一电压变化量，所述阈值电压为所述电压最小值与安全电压变化量的差值，所述安全电压变化量为所述第一电压变化量与预设比例的乘积。

5、可选的，所述阈值电压小于所述电压最小值且大于安全允许电压值，所述安全允许电压值为所述光发射装置发光持续时间达到安全发光时间阈值时所述驱动电压的电压值。

6、可选的，所述阈值电压为所述电压最小值与所述安全允许电压值的中间值。

7、可选的，所述驱动电路包括充电单元和储能单元，所述充电单元用于对所述储能单元进行充电，所述储能单元提供所述驱动电压；所述安全控制单元在所述驱动电压的电压值低于阈值电压时，控制所述充电单元停止向所述储能单元进行充电，以及控制所述储能单元进行放电。

8、可选的，所述电压检测单元包括：比较子单元，所述比较子单元用于根据所述驱动电压与所述阈值电压的比较结果输出第一电压，所述第一电压表示所述驱动电压是否异常。

9、可选的，所述比较子单元包括:第一比较器，所述第一比较器的正向输入端接入所述阈值电压，所述第一比较器的负向输入端接入所述驱动电压，所述第一比较器的输出端输出所述第一电压。

10、可选的，所述电压检测单元包括：钳位子单元，所述钳位子单元的输入端接入所述驱动电压，所述钳位子单元用于将所述驱动电压钳位在预设电压范围内。

11、可选的，所述电压检测单元包括：第一分压子单元，所述第一分压子单元的输入端耦接电源，所述第一分压子单元的输出端耦接所述第一比较器的负向输入端，所述第一分压子单元用于输出初始驱动电压，所述初始驱动电压大于所述阈值电压。

12、可选的，n个光发射装置的另一端耦接同一驱动开关，所述驱动开关的数量为m个，所述激光雷达中光发射装置的数量为n×m，n和m为大于1的正整数；所述电压检测单元用于检测驱动所述n个光发射装置的驱动电压的电压值。

13、可选的，每一光发射装置经由开关器件接入电源，所述开关器件的第一端耦接电源，所述开关器件的第二端耦接所述光发射装置的一端，所述电压检测单元的每一输入端分别耦接开关器件的第二端。

14、可选的，所述安全控制单元包括：放电子单元，用于在所述驱动电压的电压值低于阈值电压时，对所述驱动电路中的储能单元进行放电。

15、可选的，所述放电子单元的控制端耦接所述电压检测单元的输出端，所述放电子单元的第一端耦接所述储能单元，所述放电子单元的第二端接地。

16、可选的，所述安全控制单元包括：控制器，所述控制器的输入端耦接所述电压检测单元的输出端，所述控制器的输出端耦接所述放电子单元的输入端。

17、可选的，所述放电子单元的控制端耦接所述控制器的输出端，所述放电子单元的第一端耦接所述储能单元，所述放电子单元的第二端接地。

18、可选的，所述控制器在所述驱动电压的电压值低于阈值电压时，控制停止向所述驱动电路中的储能单元进行充电。

19、可选的，所述放电子单元包括：第一负载；第一开关，用于在所述驱动电压的电压值低于阈值电压时导通，使所述储能单元经由所述第一负载进行放电。

20、可选的，所述安全控制单元包括：选通子单元，用于在所述驱动电压的电压值低于所述阈值电压时，输出第一控制信号，所述第一控制信号用于控制停止向所述驱动电路中的储能单元进行充电；所述选通子单元用于在所述驱动电压的电压值高于所述阈值电压时，输出第二控制信号，所述第二控制信号用于控制向所述驱动电路中的储能单元进行充电。

21、可选的，所述选通子单元的输入端耦接所述电压检测单元的输出端。

22、可选的，所述安全控制单元包括控制器，所述控制器的输入端耦接所述电压检测单元的输出端，所述选通子单元的输入端耦接所述控制器的输出端。

23、可选的，在所述驱动电压的电压值低于所述阈值电压时，所述控制器输出第三控制信号至所述选通子单元的输入端；在所述驱动电压的电压值高于所述阈值电压时，所述控制器输出第四控制信号至所述选通子单元的输入端。

24、第二方面，本技术提供一种用于激光雷达的驱动检测方法，所述激光雷达包括光发射装置，所述驱动电路能够提供驱动所述光发射装置的驱动电压，所述光发射装置的一端接收所述驱动电压，所述光发射装置的另一端耦接驱动开关；所述驱动检测方法包括：检测所述驱动电压的电压值；在所述驱动电压的电压值低于阈值电压时，控制所述驱动电路停止提供所述驱动电压，所述阈值电压表示所述驱动开关失效时所述驱动电压的电压值。

25、可选的，所述驱动电路包括充电单元和储能单元，所述充电单元用于对所述储能单元进行充电，所述储能单元提供所述驱动电压；所述控制所述驱动电路停止提供所述驱动电压包括：控制所述充电单元停止向所述储能单元进行充电，以及控制所述储能单元进行放电。

26、第三方面，本技术提供一种激光雷达，激光雷达包括光发射装置，所述激光雷达还包括所述安全保护电路。

27、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

28、本发明技术方案中，安全保护电路设置有电压检测单元和安全控制单元，电压检测单元用于检测驱动电压的电压值，安全控制单元用于在驱动电压的电压值低于阈值电压时，控制驱动电路停止提供驱动电压。由于驱动开关失效时，驱动光发射装置发光的驱动电压会持续降低，因此本发明实施例通过检测驱动电压的电压值与阈值电压的关系，来判断驱动开关是否失效。在驱动开关失效的情况下，控制驱动电路停止提供驱动电压来控制光发射装置停止发光，从而降低驱动开关失效发生人眼安全事故的可能。

29、进一步地，对于各路高压总线分别向与其耦接的多个光发射装置供电，并通过选通开关和驱动开关对光发射装置的发光时长与发光时序进行控制的驱动电路，本技术中的安全控制单元包括放电子单元，用于在驱动电压的电压值低于阈值电压时，对驱动电路中的储能单元进行放电。本发明实施例在驱动开关失效的情况下，通过放电子单元对驱动电路中的储能单元进行放电，能够快速地控制光发射装置停止发光，进一步保证激光雷达发光的安全性。