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思瑞浦发布车载激光雷达VCSEL驱动技术白皮书，详解高电压快响应驱动芯片设计要点

网通社小助理 2026-06-17 18:01

思瑞浦发布车载激光雷达VCSEL驱动技术白皮书，系统阐述发射端驱动芯片在纯固态激光雷达中的关键技术要求。当前车载LiDAR正向纯固态2-D可寻址VCSEL阵列演进，对多通道集成、高峰值电流、纳秒级脉冲边沿及人眼安全提出更高要求。白皮书指出，dToF测距需在精确时刻注入高峰值、窄脉宽、快边沿电流脉冲。为满足性能与安全约束，驱动芯片需具备60V–80V耐压能力。该电压预算源于多结VCSEL（如六结至十结）串联压降、寄生电感引起的感性压降（V=L·di/dt）以及维持1ns级上升时间的需求。每增加1ns边沿时间，测距误差约增大15cm。针对数十安培瞬时电流输出，采用“高边充电+低边脉冲”架构：高边电路预先将能量存储于本地电容，低边开关在发射瞬间释放，实现慢速充电与快速脉冲解耦。系统包含Boost升压、高边充电IC、储能电容阵列和低边脉冲IC四部分。充电拓扑可选恒流或谐振方式，前者时序确定、EMC表现好，后者效率更高但结构复杂。封装设计直接影响回路寄生电感，低寄生对抑制关断过冲至关重要。 2-DVCSEL面阵通过电子寻址逐区点亮，提升光子利用率、降低热负载，并省去机械扫描部件。该架构支持高反区域的区域级功率控制，通过单独调低强反射目标对应区域的驱动电流或发光单元数量，从源头抑制接收端饱和与像素溢出。行列寻址与双寄存器乒乓机制有效减少控制线数量并实现参数无缝切换。系统还可通过大小波交替策略兼顾远近目标探测。快速关断虽可缩短脉宽，但会引发两类问题：一是电感振铃导致VCSEL二次正偏，产生虚假回波；二是关断瞬间因负向di/dt产生高压尖峰，实测可达110V，威胁器件可靠性并可能反偏VCSEL。应对措施包括优化布局降低寄生电感、控制过冲在80V以内，并采用可编程斜率与续流钳位技术。人眼安全方面，VCSEL单脉冲能量远超IEC60825-1Class1限值，依赖极低占空比（<0.1%）确保平均功率合规。若低边开关发生短路故障，激光可能转为连续发光（CW），平均功率飙升至上千倍安全限值。因此系统须满足车规功能安全ASILB以上要求，确保单一故障下不超最大允许照射量（MPE）。双芯片架构提供独立安全冗余：即使低边失效，高边仍可切断充电并主动放电，待电容能量耗尽后自动熄灭激光。产品选型方面，Flash固态方案采用高边IC（如TPM8909Q/AQ）配合低边IC（如TPM8918Q/BQ），分别支持16通道80V储能与8通道20A脉冲，可级联覆盖大阵列；扫描式/MEMS方案使用外挂GaNFET搭配车规或工规GaN驱动IC（如TPM1025Q、TPM2025等），适用于单/少通道EEL或1-DVCSEL；单通道高性能场景则采用集成式驱动TPM8915Q，在WLCSP封装内集成80V/50A功率级，寄生电感低于0.1nH，支持窄至1ns脉宽。全系列覆盖车规与工规版本，集成方案将BOM数量从50+降至20–30颗。下一代产品将向24通道以上、更高电流及SPI接口方向发展。

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