【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
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VDS持续可达60V，脉冲电压可达72V（10,000 5 ms pulses @150°C）
• 导通阻抗RDS（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VGS阈值典型值为1.4V(VDS = VGS, ID = 15 mA)
• 总栅极电荷QG小于21nC,典型值仅为16nC（VDS = 30 V, VGS = 5 V, ID= 30 A），低QG可降低栅极的驱动损耗
• 在VDS = 30 V, ID = 30 A条件下，QGS,QGD,QG(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
• QRR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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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)
|
QGS typ (nC)
|
QGD typ (nC)
|
QOSS typ (nC)
|
QRR(nC)
|
CISS (pF)
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COSS (pF)
|
CRSS (pF)
|
ID(A)
|
Pulsed ID (A)
|
Max TJ (°C)
|
Package(mm)
|
Launch Date
|
|
EPC2040
|
Enhancement Mode Power Transistor
|
Single
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15
|
6
|
30
|
0.745
|
0.23
|
0.14
|
0.42
|
0
|
86
|
67
|
20
|
3.4
|
28
|
150
|
BGA 0.85 x 1.2
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Apr, 2017
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选型表 - EPC 立即选型
Thermal Model of EPC2029, EPC2030, EPC2031, EPC2032, EPC2033, EPC2234, EPC2034(C)
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产品型号
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品类
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最大耐压（V）
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持续电流(A)
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导通阻抗(mΩ)
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导通电荷(nC)
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峰值电流(A)
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封装（mm)
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EPC2040
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Enhancement Mode Power Transistor
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15V
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3.4A
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30mΩ
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0.745nC
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28A
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BGA 0.85 mm*1.2mm
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选型表 - EPC 立即选型
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可定制共模扼流圈、DIP功率扼流圈、大电流扼流圈、环形扼流圈/线圈等产品，耐温范围-40℃~125℃，电感量最高1200mH。
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