【经验】氮化镓场效应晶体管如何融合激光雷达技术，实现极具性价比脉冲激光驱动电路开关

时间： 2022-06-07 来源：EPC

技术问答

激光雷达（LiDAR）是一种远距感测技术，从感测器发射光脉冲，并记录反射光线的时间，从而映射物件的位置及距离，如图1所示。应用诸如自动驾驶汽车及驾驶辅助系统（ADAS），需要利用于纳秒级窄脉冲工作的器件，从而实现雷达所需的距离分辨率–数纳秒或更短的时间。通常使用激光二极管产生这些脉冲。由于必须以高峰值的光功率来扫描所需的周围环境，激光二极管的峰值电流必须为10至100安培，因此需要使用复杂的电路、独特而且昂贵的半导体。

直至最近才出现可选的全新、极具成本效益的半导体。当简单、小型化及成本更低的氮化镓场效应晶体管（eGaN®FET）推出后，激光雷达所需的性能得以实现。在激光雷达应用最普遍使用的氮化镓器件包括图2所示的EPC2036、EPC2016C及EPC2001C。氮化镓场效应晶体管具备超高性能，而且它采用芯片级封装，因此具有超低电感，使得它们成为脉冲激光驱动电路最理想的开关器件。

如何实现得到？

最简单及最普遍的激光驱动电路是共振式、电容放电驱动器，如图3所示。FET（Q1）通过集散电感（L1）及激光（DL）以共振方式放电（C1）。要解决电感（L1）的问题及实现所需的快速电流上升时间，C1被充电至较高压（通常是25V至150V）。FET（Q1）必需耐压、在峰值电流具极短的导通时间，及导通时间在1纳秒之内或更短时间。目前只有已有供货和极具成本效益的eGaN®FET开关器件符合以上所有要求。

我们推荐在各种基于EPC氮化镓器件的功率转换应用，采用基本最优化的版图，正如EPC9126及EPC9126HC激光驱动器演示系统的设计，从而把电感降到最小。EPC9126采用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。两个驱动器可感测到主要波形图及可以采用多个激光封装。图4展示出EPC9126驱动器。要取得最高性能，对一个特定的激光可以采用优化的PCB及配以高性能栅极驱动器，例如TI公司的LMG1020。如果使用具备低电感表面装贴激光，例如Excelitas的TPGAD1S09H，EPC2016C可以实现26A、1.8ns脉冲宽度（图5）。在非常高的峰值功率(>4kW)，采用具有160A额定脉冲电流的200VEPC2047晶体管，可以使用相同的驱动器及激光来实现8ns脉宽和155A脉冲（图6）。

通过AEC-Q101认证的车规级元件

为支持面向车用的各种激光雷达应用，EPC公司推出通过AEC-Q101认证的车规级EPC2202(80V、可实现75A脉冲电流)和EPC2203（80V、可实现17A脉冲电流）。EPC2202的占板面积跟EPC2016C一样，而EPC2203的占板面积跟EPC2036一样

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激光雷达技术发展迅猛，支持该技术的器件的性能，远远没有达到极限。请留意该技术的全新发展及世强官网以取得最新资讯。

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设计经验发布时间 : 2018-12-01

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

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EPC（宜普）氮化镓场效应晶体管面向D类音频放大器应用简介中文版（AB003）

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eGaN® FETs and ICs for Time-of-Flight/Lidar APPLICATION BRIEF

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型号- EPC2059,EPC2215,GS66504B,EPC2218,EPC2071,EPC23101,EPC23102,EPC90133,EPC2308,UP1966E,EPC2302,EPC2204,EPC2306,EPC2207,EPC2206,NV6127,EPC90122,EPC90123,EPC9097,EPC90145,EPC90142,EPC9098,BSC027N10NS5,EPC9099,EPC90148,BSZ096N10LS5,EPC90146,EPC90124,EPC90147

应用笔记或设计指南 - EPC - 2022/10/26 PDF 英文下载收起

【选型】氮化镓场效应晶体管EPC2045用于多线激光雷达，脉冲电流130A，耐压100V

某客户在研制一款多线激光雷达，需要用到一款效应晶体管，要求高频率，耐压可达100V ，脉冲电流至少120A。依据客户要求，我们推荐了EPC的氮化镓场效应晶体管EPC2045，脉冲电流可达130A，耐压可达100V，RDS典型值5.6mΩ。

器件选型发布时间 : 2023-06-13

EPC在线建模工具库：氮化镓场效应晶体管热计算器，可快速评估氮化镓器件热管理策略的有效性

EPC的GaN FET热计算器，根据输入设定和计算模型可以得到每个工作器件和环境温度的变化并生成详细报告，其器件模型库允许进行添加和改进，能够有效帮助工程师更好的设计、评估和优化电路板。本文介绍了有关GaN FET热计算器的功能和应用价值。

原厂动态发布时间 : 2022-05-27

EPC2305 eGaN FET in FCQFN package Material Composition Declaration

型号- EPC2305

测试报告 - EPC - 2/15/2024 PDF 英文下载

【应用】氮化镓场效应晶体管EPC2035实现脉冲法激光测距仪设计，超高频率满足高性能要求，小体积节约大量空间

激光测距仪广泛应用到生活的方方面面，基于产品需求，在发射部分的氮化镓场效应晶体管，本文推荐EPC2035。超高频率，可满足客户高性能的需求；CMOS标准工艺制备研制，使电路有较好的抗干扰能力；脉冲电流大，抗浪涌能力强。

应用方案发布时间 : 2022-05-26

EPC的氮化镓场效应晶体管EPC2112和EPC2012C以及EPC2016C的区别主要是？

除了封装和电压电流以及导通电阻的规格差异外，EPC2112主要是集成驱动的氮化镓产品，驱动频率可以高达7Mhz，简化客户端应用设计。EPC2012C和 EPC2016C是氮化镓单管，驱动频率可高达G级。应用更加灵活。

技术问答发布时间 : 2018-09-03

【选型】EPC氮化镓场效应晶体管用于多线激光雷达，具备小封装，开关频率可达100MHz

某用户想研制一款多线激光雷达，主要应用于交通领域，想找一款效应晶体管用来驱动激光器，经过评估我们推荐了EPC氮化镓场效应晶体管EPC2221，它具备小封装，尺寸仅为1.35x1.35mm，开关频率可达100MHz。

器件选型发布时间 : 2023-02-14

【白皮书】EPC（宜普）氮化镓场效应晶体管FET电气特性（WP007）

描述- 本文介绍了eGaN FETs的基本电气特性，并与硅MOSFET进行了比较。了解这两种技术的异同，是了解如何改进现有的电力转换系统的必要基础。

白皮书 - EPC - 2017年07月12日 PDF 英文下载

【产品】EPC推出两款全新汽车用氮化镓场效应晶体管，采用小至0.9x0.9mm芯片级封装

2018年5月1日，宜普电源转换公司宣布其两个汽车用氮化镓场效应晶体管EPC2202及EPC2203是第一批通过AEC Q101测试认证的产品。与等效MOSFET相比，这些氮化镓场效应晶体管的尺寸小很多，而且可实现的开关速度快10至100倍。广泛应用在全自动驾驶汽车的激光雷达及雷达系统、48 V–12 V DC/DC转换器及高强度的货车头灯等应用。

新产品发布时间 : 2018-07-12