【经验】GaN FET在激光雷达驱动器中的参数设计指导

时间： 2020-06-13 来源：世强

技术问答

GaN FET在激光雷达（LiDAR）应用，对比于传统的Si MOS具有以下几点优势：

（1）GaN FET对比于Si MOS输入电容C_ISS要小10倍，使得GaN 开启时间对于Si MOS有很大优势；
（2）GaN FET属于横向器件，可以做到器件芯片级封装如WLCSP封装，可以做到很小的寄生电感，提高器件热性能，稳定性；

（3）GaN FET作为激光雷达应用中开关器件，对比与Si MOS器件封装小，相同电压电流条件下，合适于多线激光雷达产品。

因此如何利用好GaN FET优势去设计好产品便是一个重点问题。下面主要介绍激光雷达驱动器设计，本文中采用EPC公司的开发板EPC9126进行设计。下图是LiDAR驱动器的典型设计简图：

首先我们需要确认驱动器的设计参数规格：

（1）电流脉冲幅值I_DLpk ，EPC9126开发板上设计要求电流脉冲峰值35A；

（2）电流脉冲半峰全宽（FWHM）值t_W，EPC9126开发板t_W=3.5ns_；

（3）脉冲重复频率PRF；

（4）激光管正向压降V_DLF=9V

基本设计参数确定后，还需要估算出主回路中包含激光管封装的寄生电感，回路中的寄生电感主要包括PCB线路电感和激光管封装电感。PCB按照合理布局一般电感在1~2nH；一个插件封装激光管在最好的情况下电感约为5nH，通常还会更高。表面贴装激光管电感大概1~3nH。下图给出插件封装对于表贴封装激光管的寄生电感差异。

EPC9126开发板功率回路使用表贴激光管预计1.5nH，线路中寄生电感约为0.8nH。总的回路电感预估2.3nH。

接下来就需要确认功率回路谐振电容C₁值，按照如下公式（1）：

按照上式可以确认EPC9126开发板上谐振电容值C₁为1.1nF，为减小电容Esr，采用5组220pf 100V 电容并联。

确认输入电压值V_IN，按照如下公式（2）:

EPC9126 按照设计参数确认输入电压V_IN=60V。

在实际设计中最主要是需要尽可能的减小回路中的寄生电感，电感L直接影响整个激光驱动器成本以及性能。从下图中可以看出：

输入电压V_IN值跟随电感L₁值增加，回路中较大的寄生电感就要求较大的输入电压，这无疑会带来产品成本的增加，需要增加升压电路。所以对于控制功率回路中的寄生电感L值，需要从PCB Layout、GaN封装以及激光管封装等多个方面去考虑。

EPC公司的LiDAR开发板EPC9126/EPC9126HC采用最优的PCB layout，EPC9126采用GaN FET—EPC2016C，在极短的4ns脉冲宽度，给三接面激光产生35A脉冲。EPC9126HC为大电流演示系统，在 8ns脉冲宽度可产生65A脉冲。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由charles_song提供，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。

全部评论（0）

暂无评论

【经验】LiDar开发板EPC9126 1-2ns窄脉冲信号产生设计原理及调试技巧

EPC公司的EPC9126是针对远距离直接飞行时间（DToF：Direct ToF）应用的大电流激光二极管驱动器的LiDar开发板，激光管需求窄脉冲驱动，EPC9126开发板中提供1-2ns窄脉冲信号，下面介绍下该信号产生的设计原理和部分设计指导。

设计经验发布时间 : 2020-06-23

Use the Superior Power Density of Gallium Nitride FETs to Design a USB PD3.1 Power Supply with a 240 W, Universal AC Input

EPC‘s EPC9171 is a demonstration board. It features a low stage count approach for a universal AC voltage Input to 15V through 48V DC output with a load current limit of 5A suitable for USB PD3.1 power supplies.

设计经验发布时间 : 2022-08-16

【经验】LiDAR开发板EPC9126常见调试误区及各端口信号测量指导

EPC的LiDAR开发板EPC9126可以模拟激光管在不同输入条件下的输出响应。在调试实际应用工况的情况下，有一些地方需要注意，稍有不慎可以会导致输出状态不对。本文将介绍EPC9126调试时可以会遇到的问题以及在使用示波器测试各端口信号时的注意事项。

设计经验发布时间 : 2020-06-27

EPC（宜普）eGaN® 氮化镓晶体管（GaN FET）和集成电路及开发板/演示板/评估套件选型指南

目录- eGaN FETs and ICs eGaN® Integrated Circuits Half-Bridge Development Boards DrGaN DC-DC Conversion Lidar/Motor Drive AC/DC Conversion

型号- EPC2212,EPC2214,EPC2059,EPC2216,EPC2215,EPC2218,EPC2016C,EPC2050,EPC2052,EPC2051,EPC2054,EPC2053,EPC2055,EPC9086,EPC2218A,EPC90153,EPC9087,EPC90154,EPC2069,EPC2102,EPC2101,EPC2104,EPC2103,EPC2106,EPC2105,EPC2107,EPC9018,EPC2065,EPC90151,EPC90152,EPC21702,EPC2100,EPC2067,EPC2221,EPC21701,EPC2066,EPC90150,EPC9097,EPC90145,EPC90142,EPC9098,EPC90143,EPC9099,EPC9092,EPC90148,EPC90149,EPC90146,EPC9094,EPC90147,EPC2219,EPC9091,EPC2619,EPC2036,EPC2035,EPC2038,EPC2037,EPC2014C,EPC2039,EPC9507,EPC2030,EPC9067,EPC2032,EPC2031,EPC9068,EPC2152,EPC2033,EPC9063,EPC9186,EPC9066,EPC8010,EPC9180,EPC2204A,EPC9181,EPC9061,EPC2308,EPC2307,EPC9005C,UP1966E,EPC2203,EPC9004C,EPC2202,EPC2204,EPC2015C,EPC2207,EPC2206,EPC2040,EPC2045,EPC2044,EPC9194,EPC2012C,EPC2019,EPC9049,EPC9203,EPC9204,EPC9205,EPC2252,EPC9166,EPC9167,EPC9047,EPC9201,EPC9041,EPC9162,EPC9163,EPC9165,EPC7020,EPC9160,EPC9040,EPC2024,EPC8009,EPC2302,EPC2001C,EPC2029,EPC2304,EPC2306,EPC2305,EPC8002,EPC2021,EPC9177,EPC2020,EPC9057,EPC9167HC,EPC2023,EPC9179,EPC9058,EPC8004,EPC2022,EPC9059,EPC9173,EPC9174,EPC9055,EPC9176,EPC9170,EPC9050,EPC9171,EPC9172,EPC2010C,EPC2034C,EPC7007,EPC7002,EPC9148,EPC2071,EPC7001,EPC23101,EPC23102,EPC23103,EPC9144,EPC90140,EPC23104,EPC2111,EPC7004,EPC2110,EPC7003,EPC90133,EPC90132,EPC9022,EPC9143,EPC90137,EPC90138,EPC90135,EPC90139,EPC7019,EPC7018,EPC9038,EPC9159,EPC9039,EPC2007C,EPC21603,EPC9156,EPC9036,EPC9157,EPC9037,EPC2088,EPC7014,EPC21601,EPC9158,EPC90122,EPC9151,EPC9031,EPC90123,EPC90120,EPC9153,EPC9033,EPC90121,EPC9154,EPC90124,EPC9150,EPC90128

选型指南 - EPC - 2024/1/3 PDF 英文下载

【应用】国产GaN驱动器SGM48520助力激光雷达设计，传播延迟低至2.5ns

激光雷达（LiDAR）属于一种遥感技术，工作原理是通过GaN的高频开关来激发激光二极管实现测距，而驱动GaN FET则需要专门的驱动器，本文介绍国产圣邦微(SGMICRO)的GaN驱动器SGM48520助力激光雷达发射链路中GaN的驱动设计。

应用方案发布时间 : 2022-03-04

EPC将在PCIM Asia 2024展示先进的氮化镓电源解决方案

作为全球增强型氮化镓 (GaN) FET 和 IC 的领导者，EPC 很高兴宣布将参加 PCIM Asia 2024。该活动将于 8 月 28 日至 30 日在中国深圳举行。EPC 的 GaN 专家将在 PCIM Asia 期间展示最新一代的 GaN FET 和 IC，涵盖包括 AI 服务器、机器人等在内的各种实际应用，探索业内最全面的 GaN 电力转换解决方案组合。

厂牌及品类发布时间 : 2024-08-26

【应用】传播延时2.3ns的国产GaN驱动SGM48520助力激光雷达项目，低延迟保障高效操作

激光雷达产品需要一款驱动芯片驱动氮化镓，需要低延时，高效率，需要国产厂牌，激光管功率25W，氮化镓选择的EPC2051。笔者推荐了国产圣邦微的SGM48520，5V电源电压，6A峰值源和4A峰值汇电流，是用于氮化镓和硅FET的超快低侧栅极驱动器。

应用方案发布时间 : 2023-05-26

【元件】EPC推出首款具有最低1mΩ导通电阻的GaN FET EPC2361，采用紧凑型QFN封装（3mmx5mm）

EPC推出采用紧凑型QFN封装(3mmx5mm)的100V、1mOhm GaN FET(EPC2361)，助力DC/DC转换、快充、电机驱动和太阳能MPPT等应用实现更高的功率密度。

产品发布时间 : 2024-02-29

【元件】使用EPC新款50V GaN FET设计更高功率密度的USB-C PD应用，尺寸仅为1.8 mm²

EPC推出了50V、8.5mOhm的EPC2057 GaN FET，尺寸仅为1.5mm x 1.2mm，为USB-C PD应用提供了更高的功率密度。加利福尼亚州埃尔塞贡多—2024年6月—EPC是增强型氮化镓(GaN) 功率FET和IC的全球领导者，推出了50V、8.5mΩ的EPC2057。该GaN FET专为满足高功率USB-C设备的不断发展需求而设计，包括消费电子、车载充电和电动出行设备。

产品发布时间 : 2024-06-26

【IC】EPC提供100V GaN FET助力实现更小的电机驱动器，用于电动自行车、机器人和无人机

EPC推出三相BLDC电机驱动逆变器参考设计EPC9194，工作输入电源电压范围为14V~60V，可提供高达60Apk的输出电流。此电压范围和功率使该解决方案非常适合用于各种三相BLDC电机驱动器，包括电动自行车、电动滑板车、无人机、机器人和直流伺服电机。

产品发布时间 : 2023-11-07

【应用】2.4ns轨到轨超高速比较器HA1007用于ToF激光雷达前端，实现高分辨率与长探测距离

乾鸿微HA1007型轨到轨超高速单通道比较器拥有2.4ns的短上升/下降时间，5ns的短延迟时间，应用于ToF激光雷达光学前端系统有助于实现整个系统的高分辨率与长探测距离。

应用方案发布时间 : 2023-07-05

Design Higher Power Density USB-C PD Applications with New 50V GaN FET in Tiny 1.8mm² Footprint from EPC

EPC, the world’s leader in enhancement-mode gallium nitride (GaN) power FETs and ICs, launches the 50 V, 8.5 mΩ EPC2057aN FET is specifically designed to meet the evolving needs of high-power USB-C devices including those used in consumer electronics, in-car charging, and eMobility.

产品发布时间 : 2024-06-13

GaN Transistor for Several Power Applications

GaN transistors are significantly faster and smaller than silicon MOSFETs. The performance of GaN shows that efficiency and performance have improved significantly, leading to several new applications that were not possible with silicon technology. eGaN® FETs, from EPC, are supplied in a low inductance, low resistance, small and low-cost LGA or BGA packages. In addition, they offer designers the best in class compared to MOSFETs in both hard switching and soft-switching applications.

应用方案发布时间 : 2020-05-17

Enhancement-Mode Gallium Nitride Technology

型号- EPC2212,N/A,EPC2214,EPC2059,EPC2216,EPC2215,EPC2218,EPC2050,EPC9126,EPC2052,EPC2051,EPC2054,EPC2053,EPC2055,EPC9086,EPC2218A,EPC90153,EPC2102,EPC2101,EPC2104,EPC2103,EPC2106,EPC2105,EPC2107,EPC2065,EPC90151,EPC90152,EPC2100,EPC2067,EPC21701,EPC2221,EPC2066,EPC90150,EPC9097,EPC90145,EPC90142,EPC9098,EPC90143,EPC9099,EPC9092,EPC90148,EPC90149,EPC90146,EPC9094,EPC90147,EPC2219,EPC9091,EPC2619,EPC2036,EPC2035,EPC2038,EPC2037,EPC2014C,EPC9507,EPC2031,EPC2152,EPC9063,EPC9126HC,EPC2204A,EPC9061,EPC2308,EPC2307,EPC9005C,UP1966E,EPC2203,EPC9004C,EPC2204,EPC2207,EPC2206,EPC2044,EPC2012C,EPC9049,EPC2252,EPC9166,EPC9167,EPC9041,EPC9162,EPC9165,EPC7020,EPC9160,EPC9040,EPC2302,EPC2001C,EPC2304,EPC2306,EPC2305,EPC8002,EPC9177,EPC9167HC,EPC9179,EPC9173,EPC9174,EPC9055,EPC9050,EPC9171,EPC9172,EPC7007,EPC2034C,EPC7002,EPC9148,EPC23101,EPC2071,EPC7001,EPC23102,EPC23103,EPC9144,EPC23104,EPC90140,EPC2111,EPC7004,EPC7003,EPC90132,EPC9022,EPC90137,EPC90138,EPC90135,EPC7019,EPC7018,EPC9038,EPC9039,EPC21603,EPC9156,EPC9036,EPC9157,EPC9037,EPC21601,EPC2088,EPC7014,EPC90122,EPC90123,EPC90120,EPC9153,EPC90121,EPC9154,EPC90124,EPC9150,EPC90128

商品及供应商介绍 - EPC - 2023/7/11 PDF 英文下载

EPC Showcases Cutting-Edge Power Electronics Solutions for Automotive, Robotics, Power Tools, Solar, and More at PCIM Europe 2024

EPC, the world’s leader in enhancement-mode gallium nitride (GaN) FETs and ICs, is proud to announce its participation in PCIM Europe, the international leading exhibition and conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy, and Energy Management. The event, held from 11 June to 13 June in Nuremburg, Germany, brings together industry experts and thought leaders to explore the latest advancements in power electronics and motion control.

厂牌及品类发布时间 : 2024-05-30