Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Projekt systemu LiDARowego z laserowymi pomiarami ToF z GaNową elektroniką

ghost666 30 Sep 2021 18:55 381 0
Optex
  • Projekt systemu LiDARowego z laserowymi pomiarami ToF z GaNową elektroniką
    Nowa rodzina układów z azotku galu (GaN) ma na celu dostarczenie nowoczesnych sensorów czasu przelotu (ToF) do autonomicznych samochodów i czujników 3D w sektorach konsumenckich i przemysłowych. W wywiadzie dla EE Times Alex Lidow, dyrektor generalny firmy EPC, podkreślił, że wprowadzenie rodziny sterowników laserowych eToF do projektowania systemów LiDAR przy niskich kosztach konkuruje z MOSFETami, jeśli chodzi o aplikacje LiDARowe. Sterownik lasera EPC21601 integruje 40 V, 10 A FET ze zintegrowanym sterownikiem bramki i wejściem sterowanym z poziomu logicznego 3,3 V - wszystko w jednym układzie.

    LiDAR to technika pomiaru odległości między obiektami za pomocą laserów impulsowych. Dzięki tak pozyskanym informacjom można uzyskać obrazy 3D. Technologia LiDARowa pozwala zapewnić dużą dokładność, imponujący zasięg i pełną obsługę cyfrowego gromadzenia danych. FETy wykonane w technologi GaN okazują się odpowiednie, jako element sterownika do przełączania lasera, sterujące wysokoprądowymi i wyjątkowo krótkimi impulsami. Krótkie impulsy zapewniają wyższą rozdzielczość, a wysoki prąd impulsu umożliwia systemom LiDAR osiąganie dużych odległości. "Technologia GaN zapewnia te dwie cechy, dzięki czemu jest idealna dla LiDARów" podsumował Lidow.

    Czas lotu (ToF) dla LiDARów

    Impulsowa technologia LiDARowa jest używana na duże odległości z bezpośrednim pomiarem - mierzy jak długo foton przelatywał dystans podróży w obie strony. System taki nazywa się LiDARem z pomiarem czasu przelotu (ToF). "Technologia ToF jest dość prosta, zasadniczo mierzy czas podróży światła w obie strony" mówi Lidow.

    Gdy w tych zastosowaniach trzeba zbliżyć się do obiektu, pojawia się problem z szerokością impulsu sygnału laserowego. "Światło podróżuje jeden metr w około trzy nanosekundy, więc jeśli mamy impuls o szerokości jednej nanosekundy, nie można tak naprawdę zmierzyć obiektów znajdujących się bliżej niż około jeden metr, chyba że obserwuje się różnicę faz między wyjściem a wejściem. W zasadzie system taki patrzy na impuls wyjściowy i odejmuje go od impulsu powrotnego. W systemach o zwiększonej rozdzielczości, aby mierzyć tak krótkie odległości, używa się większych ilości światła. Robi się to za pomocą strumienia impulsów o częstotliwości rzędu 100 MHz. Mierząc różnicę faz dla tego zintegrowanego strumienia impulsów, można zmierzyć, jak daleko znajduje się obiekt" wyjaśnia Lidow.

    Dodał również: "Jeśli patrzysz na coś kilka stóp dalej, potrzebujesz tylko około 1 do 10 amperów prądu diody, wykorzystując lasery emitujące powierzchnię pionową (VCSEL). A jeśli potrzebujemy odsunąć się dalej, wymagania dotyczące mocy stają się większe, ponieważ wykorzystujemy bezkierunkowy impuls optyczny. Tak więc pośredni pomiar czasu przelotu wydaje się być doskonałym mechanizmem do wykonywania aplikacji w pobliżu, ale nie jest skutecznym mechanizmem dla odległych obiektów".

    Projekt systemu LiDARowego z laserowymi pomiarami ToF z GaNową elektroniką


    eToF dla LiDAR

    EPC21601 to sterownik lasera sterowany za pomocą logiki 3,3 V przy wysokich częstotliwościach - do 200 MHz - wykorzystywanych do modulowania prądów lasera do 10 A. Czasy włączenia i wyłączenia wynoszą odpowiednio 410 ps i 320 ps. EPC21601 to sterownik jednoukładowy wykorzystujący technologię eGaN? FET, wykorzystującą zastrzeżoną przez EPC technologię GaNowych układów scalonych w obudowach BGA chipach o wymiarach 1,5 mm x 1,0 mm.

    Jest to 40-woltowe, 10-amperowe urządzenie FET przeznaczone do sterowania laserami VCSEL z wejściem o poziomie logicznym 3,3 V. "Jedną z rzeczy do rozważenia przy używaniu dwóch oddzielnych chipów zamiast jednego jest to, że dwa chipy będą miały około 50 pH indukcyjności między sterownikiem a kluczem FET. A jeśli masz 50 pH indukcyjności, prędkość kluczowania spada o połowę. I tak, nawet jeśli zredukuje się to do 10..20 pH, to bardzo dużo. Integracja sterownika i tranzystora mocy FET zmniejsza indukcyjność do zaledwie kilku pikohenrów, poprawiając w ten sposób czasy narastania i opadania impulsów, a tym samym rozdzielczość dla obiektów, które są bardzo blisko" podsumował Lidow.

    EPC21601 jest oferowany w obudowie CSP i jest łatwiejszy w montażu, oszczędza miejsce na płytce drukowanej i zwiększa ogólną wydajność. "Ta rodzina produktów umożliwi szybsze przyjęcie ToF w szerszym zakresie aplikacji dla użytkowników końcowych" powiedział Lidow. "Czujniki ultradźwiękowe nie mogą zmierzyć mniej niż 30 centymetrów. To ich ograniczenie, które ma związek z częstotliwością pracy. Możesz więc zastąpić zarówno czujniki ultradźwiękowe, jak i chipy kamer jednym systemem z krótkim zasięgiem" dodał. EPC21601 jest specjalnie zaprojektowany do pracy z dużą szybkością, krótkimi impulsami, przy jednoczesnej minimalizacji liczby wymaganych elementów zewnętrznych.

    Źródło: https://www.eeweb.com/lidar-system-design-of-tof-laser-driver-with-gan/

    Cool! Ranking DIY
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 10602 posts with rating 8944, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • Optex