光探測和測距(Light detection and ranging)，簡稱LiDAR，也就是激光雷達技術，被廣泛應用于自動駕駛汽車、工業(yè)、無人機、機器人和3D繪圖等終端市場中。車規(guī)級、可量產(chǎn)、低成本的固態(tài)激光雷達是激光雷達行業(yè)的未來發(fā)展趨勢。

　　激光脈沖寬度對于LiDAR系統(tǒng)分辨率的影響

　　激光雷達發(fā)射端所發(fā)射的脈沖激光較重要的參數(shù)是脈沖寬度與功率。脈沖激光的脈寬越短、功率越高，則激光雷達的探測能力越強分辨率越高。

　　脈沖激光脈寬越短，單位時間內(nèi)能夠被激光雷達有效接收并處理的脈沖激光數(shù)就越多，所得到的3D影像的分辨率就越高。圖中上半部分，由于是窄脈沖，每一次反射都能被接收并處理;下半部分，由于寬脈沖間互相重疊難以區(qū)分使得激光雷達分辨率降低。

　　現(xiàn)如今的車載固態(tài)激光雷達大多使用GaN FET作為激光二極管的開關器件。那么，為什么要選擇GaN FET呢?

　　激光雷達通過感應脈沖發(fā)射并返回所需的時間來測量物體的距離，從而創(chuàng)建3D圖像。由于光速約為0.3 m/ns，系統(tǒng)中每納秒的誤差會導致距離測量產(chǎn)生0.3m的誤差。

　　車輛在高速公路上行駛時，為了確定附近的物體是否會對車輛構(gòu)成威脅，激光雷達需要具有足夠的分辨率，這要求驅(qū)動電路的電流必須在大約1ns內(nèi)上升到其峰值，延遲時間，切換時間，導通時間等盡可能的低，并且需要以極高的精度重復產(chǎn)生這一脈沖激光。

　　GaN FET由于其作為激光二極管開關器件具有高功率及高功率密度的優(yōu)點使其成為車載固態(tài)激光雷達的選擇。但是也因為GaN FET對寄生參數(shù)的敏感、高頻條件下柵極電壓易產(chǎn)生振蕩等原因，對驅(qū)動電路有著很高的要求。

　　典型激光雷達應用參考設計的框圖如上圖所示，經(jīng)過脈寬調(diào)制與緩沖的輸入信號給到驅(qū)動器以驅(qū)動GaN FET并輸出納秒級別寬度的脈沖，關鍵的器件包括緩沖器、柵極驅(qū)動器、GaN FET以及激光二極管，高頻條件下工作的驅(qū)動器可以驅(qū)動GaN FET產(chǎn)生多個用于探測連續(xù)脈沖激光。發(fā)射端通常使用低側(cè)柵極驅(qū)動器，HD1001型超高速GaN FET驅(qū)動器十分適合應用與驅(qū)動激光雷達發(fā)射端中的GaN FET，能夠驅(qū)動GaN FET產(chǎn)生脈沖寬度小于2ns、功率超過100 W的脈沖激光，因此非常適合激光雷達應用。

　　產(chǎn)品分享

　　乾鴻微HD1001型超高速GaN FET驅(qū)動器具有快速開關頻率、低延遲、窄脈寬、低失真以及驅(qū)動能力強等特性，快速開關頻率提升了探測距離與精度;低延遲改善了控制環(huán)路響應時間;驅(qū)動能力強則減少了對激光器功率的限制，提升了設計靈活性。此外HD1001具有欠壓鎖定(UVLO)和過溫保護(OTP)，以確保設備在意外故障情況下的安全性;采用2*2mm小尺寸緊湊封裝，有助于減小寄生電感，縮減激光雷達發(fā)射機尺寸。

　　以上產(chǎn)品應用圖IN+和IN-引腳處有兩個施密特觸發(fā)器以降低輸入極對噪聲的敏感性，兩個輸出端OUH與OUTL可以使用單獨電阻連接至柵極，用戶可通過調(diào)整這兩個電阻來控制開啟與關斷的驅(qū)動能力以控制柵極信號的振鈴。在實際設計過程中，柵極驅(qū)動器與GaN FET之間距離要盡可能短，柵極回路也要盡可能小，以避免振鈴產(chǎn)生;如果振鈴不可避免，則應選擇使振鈴較小的柵極電阻。HD1001的VDD腳應接一0.1uF~1uF的旁路電容用于濾波，走線要寬并盡可能貼近HD1001。

　　除應用于車載激光雷達的發(fā)射端之外，HD1001型超高速GaN FET驅(qū)動器也可以用于以下領域：

　　· 面部識別

　　· E類無線充電器

　　· VHF諧振電源轉(zhuǎn)換器

　　· 基于GaN的同步整流器

　　· 擴增實境(AR)

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