【应用】脉冲宽度低至4ns的氮化镓脉冲激光二极管助力汽车LiDAR成像

时间： 2018-05-29 来源：EPC

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LiDAR(light distancing and ranging) 激光系统，是一个能为为车辆提供“眼睛”的系统。LiDAR系统能够快速发射转向光束并评估光束返回所需的时间以及光束到达的方向，以此提供高分辨率，360度扫描并监控车辆周围的环境。

LiDAR系统与用于汽车主动安全的高级驾驶辅助系统（ADAS）传感器配合使用，旨在避免碰撞并辅助自动紧急制动。除了提供基本的图像信息外，LiDAR还提供完整的360度视角监控汽车环境，通过支持具有物体识别功能的照相机和雷达，估算距离并消除误报，可以说，LiDAR系统提高了汽车公司对自主性汽车的研发信心，对未来自主性汽车的发展至关重要。

LiDAR 3D成像系统通过激光器产生强烈的极短光脉冲，该脉冲从各种物体反射回来并返回到LiDAR传感器。除了x和y坐标之外，LiDAR传感器还利用物体的距离并通过感测脉冲返回所需的时间来测量它，从而创建一个3D图像。由于光速约为0.3m / ns，系统中每纳秒的误差都会导致距离测量误差为0.3 m。因此，LiDAR运行得越快，环境的图像分辨率就越高。

而汽车的自主安全需要极高分辨率的图像。GaN技术可以使激光信号的发射速度能够比同类的硅MOSFET元件高得多。图1显示了GaN器件如何为车辆应用创建更高分辨率的3D地图。

图1：汽车LiDAR系统，左侧是硅激光驱动器，右侧是GaN激光驱动器

用于LiDAR系统的光束如何快速触发，其根本上的技术挑战是产生激发光脉冲所需的电流脉冲。为了确定物体是否会对高速行驶车辆造成危险，高分辨率是十分必要的。因此激光器必须在约1ns内升高到峰值电流，并且必须以极高的准确度在延迟时间，开关时间内重复该脉冲。

例如，对于100米的范围，汽车感应需要高电流脉冲。触发电路的核心是一个高速的氮化镓晶体管。随着激光器使系统温度升高，对晶体管的要求就包括高峰值电流，极低的电容和稳定的热特性。EPC公司推出的100V的eGaN ®FETs EPC2016C和EPC2001C是能满足这些苛刻要求的主要应用组件。

为了对LiDAR系统中这些高速GaN FETs进行评估，EPC提供了两个开发板。这些电路板主要用于驱动激光二极管来模拟LiDAR系统。图2所示的EPC9126开发板，能够将高达40 A的电流脉冲以低至4个纳秒的脉冲宽度传输到激光二极管。

对于更高电流和更高速度的激光触发，EPC9126HC开发板采用型号为EPC2001C的100V 的eGaN FET，可提供更高的电流能力，其脉冲电流额定值高达150 A. EPC9126HC可将75 A电流脉冲输入激光二极管，脉冲宽度短至5 ns。

图2：EPC9126是一款100V，高电流，脉冲激光二极管驱动器演示板

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有容乃大 Lv9. 科学家 2019-06-17

学习了
闲云 Lv7. 资深专家 2018-11-18

学习了，东西不错啊

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