自动驾驶是新能源汽车智能化的主要发展方向，而具备强感知能力的激光雷达则是L2+及以上级别自动驾驶不可或缺的硬件设备。纳芯微的单通道高速栅极驱动芯片NSD2017，专为激光雷达发射器中驱动GaN HEMT（高电子迁移率晶体管）而设计，助力应对激光雷达运用中的各项寻衅。
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激光雷达系统构造先容
自动驾驶中利用的激光雷达常日采取DToF（Direct Time-of-Flight）测距办法，即通过直接丈量激光的翱翔韶光来进行间隔丈量和舆图成像。下图为DToF激光雷达系统的范例构造，个中旗子暗记处理单元通过记录激光发射器发出光脉冲的时候，以及激光吸收器收到光脉冲的时候，根据韶光间隔和光速即可打算出目标间隔。
DToF激光雷达范例系统
激光雷达为了实现高分辨率与宽检测范围，须要极窄的激光脉冲宽度、极快的激光脉冲频率和极高的激光脉冲功率，这对激光发射器中功率开关器件的性能提出了更高的哀求。比较传统的Si MOSFET，GaN HEMT具有更优胜的开关特性，非常适宜DToF激光雷达运用。GaN HEMT的性能表现依赖于高速、高驱动能力和高可靠性的GaN栅极驱动芯片，NSD2017凭借其精良的产品特性，充分发挥了GaN HEMT在激光雷达中的上风。
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NSD2017产品特性
推举事情电压：4.75V~5.25V
峰值拉灌电流：7A/5A
最小输入脉宽: 1.25ns
传输延时: 2.6ns
脉宽畸变: 300ps
上升韶光@220pF负载: 650ps
低落韶光@220pF负载: 850ps
封装：DFN6(2mm2mm)，WLCSP(1.2mm0.8mm)
知足AEC-Q100车规认证
同相和反相输入引脚可用于产生极窄脉宽
具备UVLO、OTSD保护
NSD2017范例运用框图
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NSD2017关键性能应对激光雷达运用寻衅
1）大电流驱动能力，支持激光雷达远间隔探测
激光雷达的远间隔探测能力使自动驾驶车辆能够提前创造障碍物并及时避让，从而提升自动驾驶速率上限。为实现更远的探测间隔，常日须要在担保不损伤人眼的条件下，采取更大功率的激光发射器，这就须要更大电流的GaN HEMT以及驱动能力更高的驱动芯片。纳芯微的NSD2017具备7A峰值拉电流和5A灌电流能力，可用于驱动大电流GaN HEMT，从而产生高峰值激光功率，实现远间隔探测。
2）极窄输入脉宽，知足激光雷达高测距精度哀求
DToF激光雷达通过丈量脉冲激光发射和吸收的韶光间隔来实现测距，但是如果来自两个相邻目标的反射光脉冲发生重叠，系统将无法分辨出这两个相邻目标的间隔信息。为了知足厘米级别的间隔分辨率的哀求，激光雷达须要极窄的光脉冲宽度，常日低至几纳秒，并且具有快速的上升沿和低落沿。NSD2017的最小输入脉宽范例值仅为1.25ns，且开启和关断路径具有精良的延迟匹配，输入到输出的脉冲宽度失落真低至300ps。此外在220nF负载下，NSD2017的上升韶光范例值为650ps，低落韶光范例值为850ps，也有利于产生更窄的脉冲激光。
NSD2017最小输入脉宽测试：Ch1为输入波形，Ch2为输出波形
3）小封装和高频开关，优化激光雷达分辨率与点频性能
激光雷达的角分辨率表示扫描过程中相邻两个激光点之间的角度差，点频则表示在三维视场内每秒发出的激光点数。一样平常来说，激光雷达的角分辨率越小，相邻点云之间越密集，每每点频越高，激光雷达的感知能力也就越强。为实现更高的角分辨率和点频，激光雷达须要支配更多的激光发射器，因而对驱动芯片的封装尺寸提出了更高的哀求。NSD2017车规级芯片不但供应DFN (2mm2mm) 封装，还可以供应更小尺寸的WLCSP (1.2mm0.8mm) 封装。NSD2017支持最高60MHz开关频率，传输延时范例值低至2.6ns，确保了系统掌握环路具有足够快的相应韶光，也有利于提高激光雷达点频性能。
NSD2017传输延时测试：Ch1为输入波形，Ch2为输出波形
4）强抗滋扰能力，担保激光雷达的安全可靠
在激光发射器中，为了快速开关GaN HEMT，栅极驱动芯片外部的栅极串联电阻常日设置为零；栅极驱动芯片的峰值拉电流和灌电流，会通过芯片的封装寄生电感和PCB寄生电感，引起芯片内部的VDD和GND产生较大的抖动，从而可能导致驱动电路事情非常。NSD2017通过优化封装寄生电感，并且在芯片内部集成去耦电容，有效地滤除驱动电路抽载产生的高压毛刺，从而提升了抗噪声能力。此外，NSD2017具备过温保护和欠压保护功能，担保激光雷达安全可靠地事情。
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总结
GaN HEMT栅极驱动芯片NSD2017具备高开关频率、低传输延时、极窄脉宽、低失落真、强驱动能力和抗滋扰等特性，采取小尺寸车规级封装，能够助力应对激光雷达各项运用寻衅，提升感知能力，确保其安全可靠运行。
