“LiDAR激光雷達”為智慧物流賦能，羅姆“激光器+GaN”帶來安全精準

1   LiDAR（3D感測和距離感測）備受矚目

在物流行業(yè)，物流需求持續(xù)擴大，但同時也面臨著嚴重的勞動力短缺問題。越來越多的業(yè)內企業(yè)開始考慮引進智慧物流系統(tǒng)，利用AGV（無人搬運車）和AMR（自主移動機器人）等執(zhí)行工作。然而，也有很多企業(yè)擔心安全性和系統(tǒng)管理等方面的問題。實際上，ISO 對功能安全的要求也很高，能夠確保安全性的智能感測技術和模塊已經逐漸成為不可或缺的存在。在這種背景下，旨在構建更安全、更安心的智慧物流系統(tǒng)，并且能夠更精準地感測更遠的距離、不易受到陽光干擾的激光雷達LiDAR（3D 感測和距離感測）技術備受矚目。

為此，羅姆推出了基于LiDAR的解決方案。羅姆的優(yōu)勢是擁有可實現(xiàn)更窄激光線寬的自有專利技術，有助于LiDAR支持更遠的距離并實現(xiàn)更高的精度。

2   激光二極管與VCSEL不斷精進

LiDAR的核心元器件是激光二極管，為此，羅姆多年來在核心元件——激光二極管方面不斷精進。

●   2019 年，推出了輸出功率25 W 的激光二極管“RLD90QZW5”；

●   2021 年，為了將應用擴展到日益增長的工業(yè)設備領域， 開發(fā)了75 W 高輸出功率的激光二極管“RLD90QZW3”；

●   2023 年，開發(fā)出輸出功率高達120 W 的激光二極管“RLD90QZW8”；

●   2024 年，開發(fā)出125 W、8 ch（1 kW 級）陣列型新產品，滿足了市場對高輸出功率和高性能激光二極管的需求。

此外，羅姆是少數同時擁有高輸出功率半導體激光器和VCSEL這兩種技術的制造商之一，可以提供符合客戶應用需求、解決客戶困擾的靈活解決方案（圖1）。

圖1 羅姆有兩種半導體激光器

3   解決工程師應用的痛點

通常，為了驅動LiDAR 激光二極管，要使用能高速開關的GaN HEMT，由矩形波電路或共振電路構成。矩形波電路主要控制與電源串聯(lián)的激光二極管的開關，但上升/ 下降時間受半導體開關的速度、電路中形成的環(huán)路電感的限制。諧振型電路作為高頻驅動電路是很普遍的，但是電路常數的設計需要了解高頻。

為此，羅姆開發(fā)出并公開了兩種電路的參考設計。由于公開了設計數據（電路圖、PCB 的Gerber、BOM）和評價數據，因此可由工程師自由進行設計參照、設計轉用。

另外，羅姆在線上免費仿真工具——ROHM Solution Simulator 上公開了模擬電路，能夠輕松地執(zhí)行兩種電路方式的模擬?？闪⒓创_認變更電路常數時的波形變化，因此可以用于初期的設計討論。

不僅僅是參考設計的設計數據，羅姆官網上也公開了產品單體的應用筆記和模擬模型（SPICE 模型，Ray數據）、PCB 庫數據，通過利用參考設計電路模擬以及產品數據，工程師可大幅削減實現(xiàn)設計工時和評估工時，加快產品的市場導入過程。

4   GaN使LiDAR錦上添花

與具有出色開關特性的GaN 器件相結合，可以進一步提高LiDAR 的距離分辨率并增加可檢測距離。GaN 器件能夠以1 ns 左右的超窄脈沖驅動激光器，而這是以往的Si 器件無法實現(xiàn)的。1 ns 的時間偏差相當于30 cm 的距離偏差，因此如果脈沖寬度過寬將無法進行高精度的距離檢測，而使用GaN 器件則可以攻克這一難題。另外，由于電流流動時間變短，發(fā)熱量降低，因此可實現(xiàn)更大電流驅動，從而可以檢測更遠的距離。羅姆已經建立了GaN 器件的量產體系，能夠提供包括可更大程度地激發(fā)出GaN 特性的、可高速控制的柵極驅動器IC 在內的解決方案。羅姆還提供兩種半導體激光器驅動電路相關的參考設計和評估板，有助于客戶減少設計工時。詳見：REFLD002 - Reference Design。

（本文來源于《EEPW》202411）