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GaN 如何将汽车级 iToF 推向量产

GaN 如何将汽车级 iToF 推向量产

4月 24, 2025

随着汽车和工业应用对高精度 3D 感知的需求激增,间接飞行时间(iToF)系统越来越受到青睐。开发人员需要一个灵活且经济实惠的原型开发途径,并配备可量产化的组件。EPC91116 评估板正是为此而设计。

该板由通过 AEC-Q101 认证的 EPC2203 eGaN® FET 驱动,为激光二极管提供高速、高电流脉冲的高性能、低成本解决方案。其脉宽低至 5 ns,支持高达 100 MHz 的操作频率,EPC91116 展示了 GaN 在速度、精度和可扩展性方面的强大能力,且具备低系统成本。

EPC2203:小型晶体管,卓越性能

EPC91116 的核心是 EPC2203,一款 80 V、17 A(脉冲) 的 eGaN FET,封装仅为 0.9 mm × 0.9 mm。尽管体积小巧,EPC2203 凭借极低的总栅电荷(QG)670 pC 和低导通电阻 RDS(on) 80 mΩ,实现了超快开关速度,适用于高频大电流 iToF 激光驱动等应用。

该评估板允许开发人员在现实工况下评估 EPC2203 的性能,支持最高 40 V 母线电压和 10 A 峰值电流,并具有AEC-Q101 认证,帮助设计更进一步接近汽车级量产。

简化栅极驱动设计

EPC91116 的亮点之一是简化了栅极驱动需求。它不依赖昂贵复杂的驱动 IC,而是采用了74LVC2T45GS-Q100X —— 一款市售低成本CMOS 双向电平转换器,同样通过 AEC-Q100 认证。

通过并联电平转换器输出,EPC91116 实现了高达 100 MHz 的 GaN 稳定开关。同时,虽然输入为 3.3 V CMOS 逻辑,但稍作修改即可支持 1.2 V 到 5.0 V 的输入电压,充分展现了高频 GaN 性能也可以实现低系统成本,特别适用于驾驶员监控、车内感应与目标探测等成本敏感型汽车应用。

EPC91116 评估板的框图
图 1:EPC91116 评估板的框图

激光就绪,用户友好

为简化原型开发,EPC91116 配备了 EPC9989 适配板 —— 一套支持多种激光二极管封装和负载配置的可拆卸 PCB。该灵活性让设计人员可以继续使用熟悉的元件,而无需重制 PCB 或牺牲信号完整性。

EPC91116 设计专注于降低功率环路寄生电感,这是驱动窄矩形脉冲的关键因素。其精心布局的 PCB 和内建测量点方便用户精准观察激光或负载性能,避免探头误差。

EPC91116 上 1000 周期 50 MHz 脉冲起始波形
图 2:EPC91116 上以 100 Hz 脉冲重复频率驱动激光负载的 1000 周期 50 MHz 脉冲起始波形。激光电压为 VBUS = 5 V,激光器为 ams OSRAM EGA2000-940-W VCSEL,直接安装在 EPC91116 上(未使用适配板)。

窄脉冲发生器,提供额外控制

并非所有信号源都能输出干净快速的脉冲。EPC91116 集成了窄脉冲发生器(NPG) 来解决这一问题。该电路接收输入信号并输出精确可调的窄脉冲,非常适合在普通测试设备下实现稳定激光驱动特性。

只需设置跳线并调整板载电位器,即可将脉冲宽度设置在 5 ns 到 60 ns 之间,帮助模拟真实场景,无需昂贵实验室设备。

内建汽车设计参考

除了即开即用功能外,EPC91116 也是一个宝贵的设计参考,无论是构建离散型 iToF 系统,还是规划未来集成设计,都能从中收获经验:

  • 通过合理 PCB 布局最小化回路电感
  • 用低成本现成元件驱动 GaN FET
  • 实现优良散热的热路径与铜接地平面设计
  • 单个驱动器兼容多种逻辑电平(1.2–5.5 V)
  • 进行高带宽波形测量

应用场景不限于 iToF

EPC91116 虽为激光驱动而生,但其拓扑和布局也适用于其他快速开关电源应用,如:

  • Class-E 和 F 功率放大器
  • 升压、反激和 SEPIC 转换器
  • 高速脉冲电源系统
  • 任何需要接地参考、快速开关 eGaN FET的应用

从设计走向量产

如果你的产品路线图包含汽车级 iToF,EPC91116 提供了一条清晰、经济的路径,结合合格组件、灵活原型设计和前沿 GaN 性能。

准备开始原型开发了吗?

点击下载数据手册、电路图和布局文件:EPC91116 评估板
联系 EPC,了解 GaN 如何加速您的下一代感知系统。

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