【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
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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产品型号
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品类
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Configuration
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VDSmax(V)
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VGSmax(V)
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Max RDS(on) (mΩ)
@ 5 VGS
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QG typ(nC)
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QGS typ (nC)
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QGD typ (nC)
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QOSS typ (nC)
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QRR(nC)
|
CISS (pF)
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COSS (pF)
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CRSS (pF)
|
ID(A)
|
Pulsed ID (A)
|
Max TJ (°C)
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Package(mm)
|
Launch Date
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EPC2040
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Enhancement Mode Power Transistor
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Single
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15
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6
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30
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0.745
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0.23
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0.14
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0.42
|
0
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86
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67
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20
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3.4
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28
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150
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BGA 0.85 x 1.2
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Apr, 2017
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选型表 - EPC 立即选型
面向同步整流应用的氮化镓场效应晶体管(eGaN®FET)及集成电路应用简介
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电子商城
现货市场
服务
满足150W内适配器、PD快充、氮化镓快充等主流产品测试需要；并可查看被测开关电源支持协议，诱导多种充电协议输出，结合电子负载和示波器进行高精度测试。测试浪涌电流最大40A。支持到场/视频直播测试，资深专家全程指导。
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授权代理品牌：集成电路
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