基于GaN的可调电流驱动器电路

背景技术

1、发明领域

本发明总体上涉及电流驱动器电路，并且更具体地，涉及基于氮化镓(GaN)场效应晶体管(FET)的电流驱动器电路，其具有如下能力：即使温度，电路阻抗，电源电压等发生变化，该电流驱动器电路也可以基于参考电流调整输出电流，并针对给定的参考电流保持恒定的输出电流。

2、背景技术描述

典型的电流驱动器电路包括电流镜，驱动器和控制晶体管。输入到电流镜的参考电流会复制到输出驱动电流中。驱动器接收指示用于驱动电流的脉冲的控制信号，并驱动控制晶体管。控制晶体管基于控制信号来关闭或导通电流镜，以防止或使电流镜产生驱动电流。

图1是常规电流驱动器电路100的示意图，其包括电流镜120，控制信号驱动器140及其对应的控制晶体管135。电流镜120包括晶体管125和130。晶体管130的漏极端子和栅极端子连接在一起并接收参考电流I

晶体管125的漏极端子连接到提供高驱动电源电压V

控制信号驱动器140接收控制信号CTL 105并驱动控制晶体管135的栅极端子，该控制晶体管135用作控制电流镜120和驱动电流I

诸如光检测和测距(激光)系统之类的电流驱动器电路100的某些实现必须生成特定的驱动电流I

此外，对驱动电流I

发明内容

本发明通过提供一种电流驱动器电路来解决上述常规驱动器电路的缺点，尽管温度，电路阻抗，电源电压等发生了变化，该电流驱动器仍基于参考电流并为给定的参考电流保持恒定的输出电流。

如本文所述，本发明是一种可调电流驱动器电路，其包括：电路，用于基于外部提供的参考电流从第一电源电压为存储电容器充电，以及脉冲控制器电路，用于响应于控制信号，将存储电容器连接到功率晶体管的栅极，以驱动并允许电流流过功率晶体管，或者用于将存储电容器与功率晶体管的栅极断开并将功率晶体管的栅极接地，以防止电流流过功率晶体管。

用于给电容器充电的电路优选地包括电流镜。

功率晶体管优选地是连接到第二电源电压的高电流，高摆率的氮化镓(GaN)场效应晶体管(FET)，第二电源电压大于第一电源电压。电流镜和脉冲发生器电路包括多个GaNFET晶体管，所有这些GaN FET晶体管的尺寸实质上小于GaN FET功率晶体管。

电阻器可以连接到脉冲发生器电路和功率晶体管，以在控制信号被接通的情况下使存储电容器上的电荷放电并切断流过功率晶体管的电流。

现在将参考附图并在权利要求中指出，在此描述的上述和其他优选特征，包括实施方式的各种新颖细节和元件的组合。应当理解，仅通过说明的方式示出了特定的方法和装置，而不是作为权利要求的限制。如本领域技术人员将理解的，在不脱离权利要求的范围的情况下，本文的教导的原理和特征可以在各种和众多的实施例中采用。

附图说明

当结合附图时，根据下面阐述的详细描述，本公开的特征，目的和优点将变得更加明显，在附图中，相同的附图标记在全文中相应地标识，并且其中：

图1示出了常规电流驱动器电路的示意图。

图2示出了根据本发明的可调电流驱动器电路。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考某些实施例。对这些实施例进行了足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实践它们。应当理解，可以采用其他实施例，并且可以进行各种结构，逻辑和电气改变。在下面的详细描述中公开的特征的组合对于实践最广义的教导可能不是必需的，而是仅被教导为描述本教导的特别代表性的示例。

图2示出了根据本发明的可调电流驱动器电路200。如以下详细描述的，可以被实现为低功率集成电路的本发明的电路提供了可调节的输出驱动器电流，以用于LiDAR或其他类似的GaN驱动器应用中。该电路为高电流GaN驱动器FET 295创建适当的栅极-源极电压V

当需要期望值的脉冲电流时(即，当需要激活驱动器FET 295时)，通过将电容器250连接到驱动器FET 295的栅极的脉冲控制器270，将电容器250上的电压施加到驱动器FET 295的栅极上，从而产生期望的并且按比例放大的驱动器电流。当要关闭驱动器FET295时，脉冲控制器270断开与电容器250的连接，并使驱动器FET 295的栅极接地。

由于电荷转移到驱动器FET 295而在电容器250上丢失的任何电荷都由参考充电电路I

该电路优选地包括在命令信号被接通的情况下的安全的驱动器关闭，如下面进一步详细描述的。

现在转到图2所示的本发明的优选实施例的细节，可调电流驱动器电路200包括电流镜220，电容器250，脉冲控制器270和驱动晶体管295。电流镜220在该示例中从外部电流源245接收参考电流I

电流镜220具有常规拓扑，在该示例中，晶体管225的栅极和漏极端子连接在一起并从电流源245接收I

在电路的操作中，基于参考电流I

电容器250的电容比驱动晶体管295的输入电容C

根据本发明，驱动晶体管295所需的近瞬时能量主要是从电容器250上存储的电荷中汲取的，而不是从电源电压源汲取的，这极大地降低了由来自电源电压源的近瞬时电流汲取的尖峰的电源电压。降低的电源电压尖峰也减少了其他预驱动器电路中的电阻性和电感性噪声尖峰。从电容器250汲取的电荷由I

脉冲控制器270在其输入处连接到节点255，并且在其输出处连接到节点290处的驱动晶体管295的栅极端子，并接收控制信号CTL 205。控制器270包括驱动器275以及晶体管280和285。驱动器275接收CTL205，并连接到晶体管280和285的栅极端子。晶体管280的漏极端子连接到节点255，并且晶体管280的源极端子在节点290处连接到驱动晶体管295的栅极端子。晶体管285的漏极端子在节点290处连接到驱动晶体管295的栅极端子和晶体管280的源极端子。

当CTL 205指示驱动晶体管295应该导通并且生成驱动电流I

驱动晶体管295的漏极端子连接到第二电源电压源215A，第二电源电压源215A提供的电源电压V

在一些实施方式中，在脉冲控制器270发生故障并使驱动晶体管295导通超过预定的安全阈值时间长度的情况下，电阻器260作为安全特征连接到节点290和地210。响应于CTL 205或脉冲控制器270指示驱动晶体管295将导通超过安全阈值时间长度以上，电阻器260在一段时间内将电容器250放电至零。通过随着时间对电容器250放电，电阻器260将驱动晶体管295的栅极电压降低到其阈值电压V

如本文先前所讨论的，与输入到图1中所示的电流驱动器电路100的I

返回到作为激光雷达系统一部分的可调电流驱动器电路的示例实现，改变I

以上描述和附图仅被认为是实现本文所述的特征和优点的特定实施例的说明。可以对特定的工艺条件进行修改和替换。因此，本发明的实施例不被视为由前述描述和附图限制。