激光驱动电路中的充电边沿导致激光误点亮问题总结

1、第一种激光驱动的充电电路

一般的激光激光驱动电路如下图所示，这种电路的Rin选择是根据发射的重频决定，只要保证在两发激光这段时间内，电容上的电充满就可以了，我们激光雷达经常会调整发射的功率，比如第一发的时候饱和了，然后下一发就需要调低发射的功率，那么下面这种电路就需要调正DCDC的输出电压，调整完还要通过电阻给电容充电，时间肯定是来不及的，这中电路只能做到对发射功率的逐渐调节。

图：激光驱动电路

2、第二种激光驱动的充电电路

下图为boost充电电路，Mos(U3)导通的时候，电感充电，充电一段时间后，Mos断开，电感开始给电容充电，这个充电电压的大小和Mos导通时间的大小有关，可以按下图中的方法计算，计算的依据是电感的伏秒积。

图：boost充电加激光驱动电路

图：充电的电容波形

这里充电边沿100ns是由电感L1和C1到C4的电容大小决定，L1和C1到C4构成谐振，谐振的频率为fs=1/（2*pi*√LC）,上升时间按0%到100%算，tr=ts/4（不确定这个算是不是合理的，这样算出来的tr为70ns左右，比仿真的小了30ns，如果按tr=ts/3计算就是100ns左右了）。

3、第二种激光驱动电路存在的问题

下图中U4为激光器，U5为GaN，GaN的G、S短接在一起确保不会导通，下图中的红色波形为电容的充电波形，在100ns的时间内从0v充到40v，充到40v后电压向下掉是因为放了一个2k电阻电，实际电路不需要2k电阻电，GaN导通时电容就放电了，绿色波形为激光器上的电流波形，那么问题来了，我GaN没有导通啊，怎么会有电流，而且这么电流会点亮激光器的，这么会导致我激光器正常TRIG前还会亮一次，导致我们接收的SENSOR会采到两个回波，尤其是SiPM，对微弱的光也可以明显的看到。

产生这个问题原因分析：从电流产生的位置可以看出是在充电的上升沿，这个边沿总的时间也就是100ns左右，这个充电的电流是可以通过激光器的阳极再到GaN的D、S之间的寄生电容的，我们用的GaN的Cds=230pF左右，这个电容越大流过的电流也会越大，充电的边沿越陡流过的电流也会越大。

图：充电导致误点亮的验证

换成另外一种激光驱动电路，把激光器的位置调整一下，激光器的阳极接地，这个电路就需要额外再增加一个二极管给电容充电提供回路。仿真看这个电路在GaN没有导通的时候基本上没有电流了，再充到最高的电压的瞬间会有一个反向的电流给电感充电，这个电流实际调试中会比仿真的大一些，也会点亮激光器，所以实际的电路也会有一个充电导致激光器点亮的问题，但是这种电路可以解决发光问题的，就是在下面二极管D7这里并联一个大电容，这个电容不会对光功率和脉宽有影响的，这个电容大小的选择根据实际情况而定，我调试实际电路的时候是这个电容加到300p左右的时候就没有充电导致的发光了。

图：激光器阳极接地的激光驱动电路

电感电流的波形如下图所示，可以看到有一个反向的电流，这个电流也会流过激光器。

总结：

当我们使用boost充电电路的时候，要注意这个充电导致激光被点亮的问题，如果想减小或者去除这个问题就是把充电的边沿变缓，可以的办法有减小boost的电压，串接电阻等。