高度な自律Lidar向け eToF™レーザー・ドライバ IC
GaNの話 – John Glaser , Ph.D.
3 22, 2021
Steve Colinoと共著
Lidar（光による検出と距離の測定）用レーザー・ドライバは、パルス電力モードで使われます。これらのレーザー・ドライバの基本的な要件は何ですか?
集積されたレーザー・ドライバIC の新しいファミリーは、これらすべての要件を満たしています。最初に製品化したレーザー・ドライバICのEPC21601は、40 V、10 AのFET と、ゲート・ドライバ、3.3 Vの論理レベル入力をワン・チップに集積し、ロボット、監視システム、ドローン、自動運転車、掃除機で使われる飛行時間（ToF：time-of-flight）型Lidarシステム向けです。このチップは、低インダクタンスで経済的な 1 mm✕1.5 mmのBGA パッケージに封止し、最高周波数200 MHzで動作します。
このIC（EPC21601）は 5 V電源で動作し、論理回路に電力を供給します。5 V電源と論理レベル入力用にバイパス・コンデンサが1つだけ必要です。以下は、20 MHz以下で、 2Ωの抵抗負荷を介して10 Aをスイッチングする ICの波形です。立ち上がり時間と降下時間は 300 psと400 psで、非常にきれいな波形です。
周波数性能を実証するために、デバイスが仕様の限界を超えたとき、どこで破損するかを確認しました。下図は、常温での波形で、波形が少し歪んでいることが分かります。デバイスは、仕様の外で動作していますが、まだ機能しています。200 MHz動作でさえも壊れない！
EPC21601を簡単に評価するために、デモ・ボードEPC9154は、最良のレイアウトと高周波測定手法を使って、10 Aの抵抗負荷で20 Vからのとき、オン時間410 psとオフ時間320 psを実現しています。デモには、選択した面発光レーザーや端面発光レーザーを取り付けるためのインターポーザ基板が付属しています。
EPC21601は、チップスケール・パッケージ（CSP）で提供される集積化したレーザー駆動ICの幅広いファミリーの最初の製品です。次は、EPC21603です。これは、EPC21601と同じ定格ですが、拡張現実などの雑音耐性が重要なToF用途に低電圧差動信号（LVDS）入力を備えています。
ワン・チップに集積されたデバイスは、設計、レイアウト、組み立てが簡単で、プリント回路基板上のスペースを節約し、効率を高め、コストを削減できます。この製品ファミリーによって、最終ユーザーのより包括的なアプリケーション全体で、ToF ソリューションをより迅速に採用し、ユビキタス性を高めることができます。