“LiDAR激光雷达”为智慧物流赋能，罗姆“激光器+GaN”带来安全精准

1   LiDAR（3D感测和距离感测）备受瞩目

在物流行业，物流需求持续扩大，但同时也面临着严重的劳动力短缺问题。越来越多的业内企业开始考虑引进智慧物流系统，利用AGV（无人搬运车）和AMR（自主移动机器人）等执行工作。然而，也有很多企业担心安全性和系统管理等方面的问题。实际上，ISO 对功能安全的要求也很高，能够确保安全性的智能感测技术和模块已经逐渐成为不可或缺的存在。在这种背景下，旨在构建更安全、更安心的智慧物流系统，并且能够更精准地感测更远的距离、不易受到阳光干扰的激光雷达LiDAR（3D 感测和距离感测）技术备受瞩目。

为此，罗姆推出了基于LiDAR的解决方案。罗姆的优势是拥有可实现更窄激光线宽的自有专利技术，有助于LiDAR支持更远的距离并实现更高的精度。

2   激光二极管与VCSEL不断精进

LiDAR的核心元器件是激光二极管，为此，罗姆多年来在核心元件——激光二极管方面不断精进。

●   2019 年，推出了输出功率25 W 的激光二极管“RLD90QZW5”；

●   2021 年，为了将应用扩展到日益增长的工业设备领域， 开发了75 W 高输出功率的激光二极管“RLD90QZW3”；

●   2023 年，开发出输出功率高达120 W 的激光二极管“RLD90QZW8”；

●   2024 年，开发出125 W、8 ch（1 kW 级）阵列型新产品，满足了市场对高输出功率和高性能激光二极管的需求。

此外，罗姆是少数同时拥有高输出功率半导体激光器和VCSEL这两种技术的制造商之一，可以提供符合客户应用需求、解决客户困扰的灵活解决方案（图1）。

图1 罗姆有两种半导体激光器

3   解决工程师应用的痛点

通常，为了驱动LiDAR 激光二极管，要使用能高速开关的GaN HEMT，由矩形波电路或共振电路构成。矩形波电路主要控制与电源串联的激光二极管的开关，但上升/ 下降时间受半导体开关的速度、电路中形成的环路电感的限制。谐振型电路作为高频驱动电路是很普遍的，但是电路常数的设计需要了解高频。

为此，罗姆开发出并公开了两种电路的参考设计。由于公开了设计数据（电路图、PCB 的Gerber、BOM）和评价数据，因此可由工程师自由进行设计参照、设计转用。

另外，罗姆在线上免费仿真工具——ROHM Solution Simulator 上公开了模拟电路，能够轻松地执行两种电路方式的模拟。可立即确认变更电路常数时的波形变化，因此可以用于初期的设计讨论。

不仅仅是参考设计的设计数据，罗姆官网上也公开了产品单体的应用笔记和模拟模型（SPICE 模型，Ray数据）、PCB 库数据，通过利用参考设计电路模拟以及产品数据，工程师可大幅削减实现设计工时和评估工时，加快产品的市场导入过程。

4   GaN使LiDAR锦上添花

与具有出色开关特性的GaN 器件相结合，可以进一步提高LiDAR 的距离分辨率并增加可检测距离。GaN 器件能够以1 ns 左右的超窄脉冲驱动激光器，而这是以往的Si 器件无法实现的。1 ns 的时间偏差相当于30 cm 的距离偏差，因此如果脉冲宽度过宽将无法进行高精度的距离检测，而使用GaN 器件则可以攻克这一难题。另外，由于电流流动时间变短，发热量降低，因此可实现更大电流驱动，从而可以检测更远的距离。罗姆已经建立了GaN 器件的量产体系，能够提供包括可更大程度地激发出GaN 特性的、可高速控制的栅极驱动器IC 在内的解决方案。罗姆还提供两种半导体激光器驱动电路相关的参考设计和评估板，有助于客户减少设计工时。详见：REFLD002 - Reference Design。

（本文来源于《EEPW》202411）