机械旋转式激光雷达供电电路、激光雷达

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种机械旋转式激光雷达供电电路、激光雷达。

背景技术

旋转式激光雷达一般将发射电路、接收电路、模数转换(Analog-to-digitalconverter，ADC)采样电路、控制及数据处理电路放置在转体上。由于旋转式激光雷达工作时转体以一定的角速度匀速旋转，不能直接通过连接器或导线直接给转体供电。转体供电是旋转式激光雷达设计一个比较棘手的问题。

本发明的发明人在实现本发明的过程中，发现：转体供电一种解决方案是采用滑环供电。滑环是一种旋转接触式供电，寿命有限，时间长了滑环容易出现接触阻抗增大或导通不良，用在旋转式激光雷达这种高可靠性产品上不太适合。另一种解决方案是采用线圈电磁耦合来实现无线供电，该方案在手机、移动终端无线充电产品有成熟的应用，多用于输出功率≤5W或≤15W的应用场合。采用该方案的电源转换效率和线圈大小、线圈正对面积以及初、次级线圈距离强相关，一般转换效率在83％以下，而且输出功率受限，在结构上占用较大空间，用在结构紧凑的旋转式激光雷达上也不太适合。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种机械旋转式激光雷达供电电路、激光雷达，克服了上述问题或者至少部分地解决了上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种机械旋转式激光雷达供电电路，包括：初级驱动电路、变压器以及次级整流电路，所述变压器由内外两个磁环同心耦合而成，所述外磁环绕所述内磁环同心旋转，所述变压器的初级绕组设置在内磁环外侧，所述变压器的次级绕组设置在外磁环内侧，所述初级驱动电路连接在所述初级绕组的两端，向所述初级绕组供电，所述次级整流电路设置在所述次级绕组的两端，所述次级绕组两端产生的电压经过所述次级整流电路后向负载供电。

可选的，所述变压器包括理想变压器、变压器漏感以及激磁电感，所述理想变压器包括所述初级绕组和所述次级绕组，所述供电电路还包括电容单元，所述初级驱动电路的第一输出端与所述电容单元的一端连接，所述电容单元的另一端通过所述变压器漏感与所述初级绕组的第一端以及所述激磁电感的一端连接，所述初级驱动电路的第二输出端与所述激磁电感的另一端以及所述初级绕组的第二端连接。

可选的，所述变压器包括变压器漏感和激磁电感，所述供电电路还包括电容单元，所述初级驱动电路的第一输出端通过所述变压器漏感与所述初级绕组的第一端以及所述激磁电感的一端连接，所述初级驱动电路的第二输出端与所述电容的一端连接，所述电容的另一端与所述激磁电感的另一端以及所述初级绕组的第二端连接。

可选的，所述电容单元与所述变压器漏感形成串联谐振电路，满足以下关系式：

其中，f

可选的，所述电容单元为单个电容。

可选的，所述电容单元由多个电容进行串联和/或并联组成。

可选的，所述初级驱动电路为全桥驱动电路，或半桥驱动电路。

可选的，所述全桥驱动电路，包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管，所述第一开关管的第一端接收第一控制信号，所述第二开关管的第一端接收第二控制信号，所述第三开关管的第一端接收第三控制信号，所述第四开关管的第一端接收第四控制信号，所述第一开关管的第二端以及所述第二开关管的第二端接电源电压，所述初级驱动电路的第一输出端与所述第一开关管的第三端与所述第三开关管的第二端连接，所述初级驱动电路的第二输出端与所述第二开关管的第三端以及所述第四开关管的第二端连接，所述第三开关管的第三端以及所述第四开关管的第三端接地。

可选的，上述开关管可以为晶体管或MOS管。

可选的，所述次级整流电路为全桥整流电路，或半桥整流电路。

根据本发明的另一个方面，提供了一种激光雷达，所述激光雷达包括前述机械旋转式激光雷达供电电路。

在本发明的实施例中，机械旋转式激光雷达供电电路包括：初级驱动电路、变压器以及次级整流电路，所述变压器由内外两个磁环同心耦合而成，所述外磁环绕所述内磁环同心旋转，所述变压器的初级绕组设置在内磁环外侧，所述变压器的次级绕组设置在外磁环内侧，所述初级驱动电路连接在所述初级绕组的两端，向所述初级绕组供电，所述次级整流电路设置在所述次级绕组的两端，所述次级绕组两端产生的电压经过所述次级整流电路后向负载供电。因此，通过应用磁环耦合，占用体积小、转换效率高、输出功率大、可靠性好。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例一种机械旋转式激光雷达供电电路的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例另一种机械旋转式激光雷达供电电路的结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例又一种机械旋转式激光雷达供电电路的结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例又一种机械旋转式激光雷达供电电路的结构示意图；

图5示出了根据本发明实施例又一种机械旋转式激光雷达供电电路的结构示意图；

图6示出了根据本发明实施例又一种机械旋转式激光雷达供电电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明实施例一种机械旋转式激光雷达供电电路的结构示意图。如图1所示，该机械旋转式激光雷达供电电路包括：初级驱动电路11、变压器12以及次级整流电路13，所述变压器12由内外两个磁环同心耦合而成，所述外磁环绕所述内磁环同心旋转，所述变压器12的初级绕组121设置在内磁环外侧，所述变压器12的次级绕组122设置在外磁环内侧，所述初级驱动电路11连接在所述初级绕组121的两端，向所述初级绕组121供电，所述次级整流电路13设置在所述次级绕组122的两端，所述次级绕组122两端产生的电压经过所述次级整流电路12后向负载R供电。

在本发明的实施例中，两个内外磁环同心耦合可以看作一个带漏感L

磁环为T型磁环，内外磁环同轴等高放置，外磁环内侧和内磁环外侧绕有绕线；磁环也可以为罐型铁氧体磁芯材料，一个罐型铁氧体静止固定在底座上，另一个罐型铁氧体与其正对放置，固定在旋转体上，两个罐型铁氧体以中轴为中心相对旋转，两个中轴分别绕有绕线。

在本发明的实施例中，由于变压器漏感L

为了克服以上缺点，如图2所示，在初级驱动电路11和初级绕组121之间串入一电容单元14。机械旋转式激光雷达供电电路还包括电容单元14，所述初级驱动电路11的第一输出端与所述电容单元14的一端连接，所述电容单元14的另一端通过所述变压器漏感L

在本发明的实施例中，如图3所示，电容单元14也可以连接初级驱动电路11的第二输出端。具体地，初级驱动电路11的第一输出端与通过所述变压器漏感L

其中，f

电容单元可以为单个电容，如图4所示，电容Cs连接在初级驱动电路11的第一输出端与变压器漏感L

在本发明的实施例中，初级驱动电路11为全桥驱动电路，或半桥驱动电路。初级驱动电路11为全桥驱动电路时，如图5所示，全桥驱动电路包括：第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3以及第四开关管Q4，所述第一开关管Q1的第一端接收第一控制信号PWM1，所述第二开关管Q2的第一端接收第二控制信号PWM2，所述第三开关管Q3的第一端接收第三控制信号PWM3，所述第四开关管Q4的第一端接收第四控制信号PWM4，所述第一开关管Q1的第二端以及所述第二开关管Q2的第二端接电源电压VCC，所述初级驱动电路11的第一输出端与所述第一开关管Q1的第三端与所述第三开关管Q3的第二端连接，所述初级驱动电路11的第二输出端与所述第二开关管Q2的第三端以及所述第四开关管Q4的第二端连接，所述第三开关管Q3的第三端以及所述第四开关管Q4的第三端接地GND。

可选的，在本发明的实施例中，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3以及第四开关管Q4可以为晶体管，也可以为MOS管。当Q1、Q2、Q3以及Q4为晶体管时，第一端为基极，第二端为集电极，第三端为发射极。当Q1、Q2、Q3以及Q4为MOS管时，Q1、Q2、Q3以及Q4的第一端为栅极，第二端为漏极，第三端为源极。

其中，可以理解的是，第一开关管Q1和第四开关管Q4同时导通或截止，第二开关管Q2和第三开关管Q3同时导通或截止。例如，第一开关管Q1和第二开关管Q2为PMOS管，第三开关管Q3和第四开关管Q4为NMOS管时，第一控制信号PWM1和第四控制信号PWM4可以是相同的控制信号，同样地，第二控制信号PWM2和第三控制信号PWM3也可以是相同的控制信号。

在本发明的实施例中，次级整流电路为全桥整流电路，或半桥整流电路。次级整流电路为半桥整流电路时，如图6所示，半桥整流电路包括第一二极管D1以及第二二极管D2，第一二极管D1的阳极与次级绕组122的第一端连接，第二二极管D2的阳极与次级绕组122的第二端连接，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阴极以及负载R的一端连接，负载R的另一端与次级绕组122的第三端连接，其中，次级绕组122的第三端位于次级绕组122的第一端与第二端之间。次级整流电路还可以为同步整流电路。

本发明的实施例还提供一种激光雷达，包括前述的机械旋转式激光雷达供电电路。

在本发明的实施例中，机械旋转式激光雷达供电电路包括：初级驱动电路、变压器以及次级整流电路，所述变压器由内外两个磁环同心耦合而成，所述外磁环绕所述内磁环同心旋转，所述变压器的初级绕组设置在内磁环外侧，所述变压器的次级绕组设置在外磁环内侧，所述初级驱动电路连接在所述初级绕组的两端，向所述初级绕组供电，所述次级整流电路设置在所述次级绕组的两端，所述次级绕组两端产生的电压经过所述次级整流电路后向负载供电。因此，通过应用磁环耦合，占用体积小、转换效率高、输出功率大、可靠性好。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。