【应用】2 mΩ导通电阻的GaN增强功率晶体管EPC2031在高动态TOF相机中的应用

时间： 2019-07-27 来源：EPC

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利用TOF（Time of Flight）技术成像的设备被称为TOF相机（或TOF摄像头）， TOF相机与普通机器视觉成像过程也有类似之处，都是由光源、光学部件、传感器（TOF芯片）、控制电路以及处理电路等几部单元组成。通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测这些发射和接收光脉冲的飞行（往返）时间来得到目标物距离。军事上和无人驾驶汽车上用的工业级激光雷达（LiDAR）也采用到了ToF技术，利用激光束来探测目标的位置、速度等特征量，结合了激光、全球定位系统GPS和惯性测量装置（Inertial Measurement Unit，IMU）三者的作用，进行逐点扫描来获取整个探测物体的深度信息。

图1.TOF相机原理示意图

世强作为众多国际一线元件代理商可以提供整套的高动态高速TOF相机方案，如下图2为世强所提供的的方案系统框图。光源是TOF相机中非常重要的组成部分，本方案中使用的光源驱动的开关管为EPC的增强型GaN场效应管EPC2031。

图2.世强提供的高动态高速TOF相机系统方案

TOF相机光源驱动的开关速度越快，深度测量更高速，所以开关管的选择至关重要。本方案选用的开关管是EPC2031,它是EPC公司推出的一款增强型氮化镓（eGaN）功率晶体管，可达到GHz级别频率。其导通阻抗RDS（on）最大值为2.6mΩ，典型值仅为2mΩ,低导通阻抗可以降低导通损耗，从而可降低TOF相机的发热量。

EPC2031的优势与特点：

• 漏源电压V_DS持续可达60V，脉冲电压可达72V（10,000 5 ms pulses @150°C）

• 导通阻抗R_DS（on）小于2.6 mΩ，典型值为2mΩ(VGS = 5 V, ID = 30 A)

• 漏极电流Id：持续电流可达48A（TA = 25˚C, RθJA = 11˚C/W），脉冲电流高达450A(25˚C, TPULSE = 300 µs)

• 漏源漏电流低至0.1mA(VGS = 0 V, VDS = 48 V)

• 栅源电压V_GS阈值典型值为1.4V(VDS = VGS, ID = 15 mA)

• 总栅极电荷Q_G小于21nC,典型值仅为16nC（VDS = 30 V, VGS = 5 V, ID= 30 A），低Q_G可降低栅极的驱动损耗

• 在VDS = 30 V, ID = 30 A条件下，Q_GS,Q_GD,Q_G(TH)分别为5nC,3.2nC和3.6nC，这些寄生电容开关时的电荷都非常的低，可大大提高开关速度

• Q_RR为0，可提高开关效率

•工作温度-40~150℃

• 裸片尺寸仅为4.6 mm x 2.6 mm

图3.EPC2031实物图

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