【应用】eGaN FET和eToF™激光驱动器IC为1550nm脉冲激光雷达解决功率问题
脉冲激光雷达系统通常使用波长为905nm或1550nm的激光器发射光束。1400nm以上的光，会被眼睛的各种元素吸收，从而阻止光线到达并损伤视网膜。随着激光功率的增加，并非全部光都可以被吸收，在某些点还是可能会发生视网膜损伤。905nm的光不会被吸收，会到达视网膜，因此必须加以小心，须限制能量密度以防止视网膜损伤。
与905nm的光相比，对于相同的发射光功率，1550nm的光与之存在半导体激光器的效率差异，所以如果决定使用1550nm的光，就必须使用更高的电流。此外，1550nm的光在到达视网膜之前会被与眼睛吸收的特性相同的大气吸收，并且随着雾、雨或雪天气湿度增加，这种现象还会加剧。1550nm激光器所需的驱动功率可能比905nm激光器的驱动功率高10倍。幸运的是，有一种解决方案既可供驱动1550nm激光器所需的高功率，同时也能保证脉冲激光雷达应用中高分辨率所需的边沿速度和脉冲。
EPC的eGaN® FET技术利用额定电压为15V至200V的功率器件，构建小型且廉价的电路，具有在很短的时间内驱动大范围（从几安培到几百安培）脉冲电流的能力，所有脉冲宽度都控制在1ns至5ns的范围内。
用于测距的直接飞行时间（DToF）系统中的高功率电容通常通过谐振放电的方式来充电，然后通过激光驱动器将其放电到激光器中。谐振频率主要来自于储能电容和杂散电感，其值为1 /（2π√LC）。在CStore和LStray固定的情况下，峰值功率是电容器电压的函数。下图为基本电路和基本波形。
为了在保持窄脉冲宽度的同时获得高功率，可以使用160V电源。EPC2034C是200 V器件，能够输出超过213A的峰值电流。eGaN FET器件具有超低电容，晶圆级封装使其非常适合高速脉冲激光雷达系统。EPC2034C的波形显示出当峰值电流为221A时，其半峰全宽（FWHM）时间为2.9ns。
即将在80V总线上使用100V的EPC2032，预计波形将显示峰值>300A、FWHM <5ns的脉冲。
除了由硅集成电路栅极驱动器驱动的分立eGaN FET之外，EPC还推出了使用EPC标准eGaN工艺进行单片集成的eToF™激光驱动器IC，首批产品具有40 V、10 A的能力。 EPC21601使用3.3 V逻辑输入，而EPC21603使用LVDS接收器，两者都需要5V逻辑电源。对于直接飞行时间（DToF）和间接飞行时间（IToF）的3D相机而言，这些激光驱动器都可以提供快速、小型且经济高效的解决方案。EPC21601的功能框图及凸块侧的图像如下所示。这些集成的激光驱动器具有将1550nm激光引入IToF短距离应用的功率能力。
下图所示的波形显示了EPC21601在20V、10A、电阻负载的条件下，接通时的320ps漏极上升时间和关断时410ps的漏极下降时间特性都非常可观。
尽管1550nm系统极大地提升了对眼睛的安全性，但它们却面临着比905nm系统需要耗费更多功率的根本挑战。eGaN FET和eToF激光驱动器则为其解决了供电的问题。
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