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[参考译文] TIDA-01573:使用阴极与金属外壳连接并在 GaN 与雪崩晶体管之间进行比较的二极管。

Guru**** 2584385 points
Other Parts Discussed in Thread: TIDA-01573, LMG1020, LMG1210

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/tools/simulation-hardware-system-design-tools-group/sim-hw-system-design/f/simulation-hardware-system-design-tools-forum/745971/tida-01573-usage-with-diodes-that-have-cathode-connected-with-metal-case-and-compare-between-gan-vs-avalanche-transistors

器件型号:TIDA-01573
主题中讨论的其他器件: LMG1020LMG1210

您好!  

我正在为我的主毕业项目设计一个脉冲光源。 我将 TIDA-01573用作参考设计。 我还以激光二极管制造商提供的应用手册为基础、例如:   (第3页图 2)或   (第1页图 2)。  这些设计几乎没有什么不同、我认为可能允许使用雪崩晶体管。 与雪崩晶体管相比、使用 GaN 晶体管有哪些优势? 其中一个 TI 文档是 MOSFET 和 GaN FET 之间的比较、但我没有找到与雪崩晶体管的比较。 但是、在两种设计中、激光二极管外壳(与激光二极管阴极连接)无法接地。 我希望在 TO18 5.6mm 外壳(引线电感约为5nH)中使用激光二极管、因为它的镜头保持成本低且简单。 这意味着二极管散热器+透镜支架和器件接地之间将存在寄生电容。 我是否应将其视为潜在噪声源(具有高速电势变化的大金属元件)以及可能导致上升时间更长的因素(与相同情况/电感相比、但未将阳极或阴极连接到外壳)?  

此致、  
Nils  

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    Nils、您好!

    感谢您的到来、欢迎来到 e2e! 向应用工程师介绍 GaN 驱动器、希望能为您提供帮助。 感谢您分享您的研究。
    我找到了一篇关于将 BJT 与 FET 用于纳秒激光脉冲的论文。
    jultika.Oulu.fi/.../nbnfi-fe201801051097.pdf

    本文讨论了 BJT 的边缘如何具有较慢的电流脉冲波形(缓慢上升的电流脉冲形状会导致抖动)。 但是、为了从类似的布局中获得相同的峰值电流脉冲、需要将总线电压提高近一倍、以使电流达到等于在一半总线电压下使用 FET 时所能达到的峰值。
    使用 FET 时的总线电压越低、也会导致功率损耗越低、FET 越小。
    边沿的上升速度越快、频率越高、步长越短(或接收回波的时序变化)
    与 MOSFET 相比、GaN FET 具有更好的 FOM、例如在相同封装尺寸的 FET 中实现更低的 Rdson 和栅极电荷。
    TIDA 表2和图3中提供了更多差异。
    www.ti.com/.../tidue52.pdf

    您的应用程序/EE 是什么?
    由于边沿本质上变得更快、因此噪声更糟、
    您是否担心 LD 散热器的 EMI?
    您需要什么峰值功率或电流?

    谢谢、
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    尊敬的 Jeff:
    我的应用是具有直接时间测量功能的测距仪。 未指定范围。 在项目中、我想比较不同的光源(激光与 LED)和不同的检测器(PIN PD 与 ADP PD 与硅光电倍增器)。 在本例中、我希望驱动采用 TO18 5.6mm 封装的905nm (Ifpeak = 35A、VF @If = 12.8V、光学功率75W)和1550nm (Ifpeak = 65A、VF @ If = 8V、光学功率20W)脉冲激光二极管。 项目结构将采用模块化结构、以轻松替换光发射器和探测器电路。 但是、我希望保持可能的紧凑设计。

    >由于边缘基本上变得更快,噪音就更糟了,
    >您是否担心 LD 散热器的 EMI?

    是的、我担心两件事。 首先、我们提到了散热器/透镜支架与接地之间的寄生电容。 在 TI 设计中、该电容将与开关 FET 并联、在激光制造商的参考设计中、该电容将与激光二极管并联。 在这两种情况下、它都可以增加上升时间。 第二个问题是散热器/镜头架的 EMI 发射问题。 这是一个真正的问题、还是我应该重点关注电流环路的 EMI 发射? TI 是否为激光雷达应用提供了一些屏蔽建议?

    感谢附上的文档、我将进行检查。

    此致、
    Nils
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    尊敬的 Jeff:
    我的应用是具有直接时间测量功能的测距仪。 未指定范围。 在项目中、我想比较不同的光源(激光与 LED)和不同的检测器(PIN PD 与 ADP PD 与硅光电倍增器)。 在本例中、我希望驱动采用 TO18 5.6mm 封装的905nm (Ifpeak = 35A、VF @If = 12.8V、光学功率75W)和1550nm (Ifpeak = 65A、VF @ If = 8V、光学功率20W)脉冲激光二极管。 项目结构将采用模块化结构、以轻松替换光发射器和探测器电路。 但是、我希望保持可能的紧凑设计。

    >由于边缘基本上变得更快,噪音就更糟了,
    >您是否担心 LD 散热器的 EMI?

    是的、我担心两件事。 首先、我们提到了散热器/透镜支架与接地之间的寄生电容。 在 TI 设计中、该电容将与开关 FET 并联、在激光制造商的参考设计中、该电容将与激光二极管并联。 在这两种情况下、它都可以增加上升时间。 第二个问题是散热器/镜头架的 EMI 发射问题。 这是一个真正的问题、还是我应该重点关注电流环路的 EMI 发射? TI 是否为激光雷达应用提供了一些屏蔽建议?

    感谢附上的文档、我将进行检查。

    此致、
    Nils
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    Nils、您好!

    您所指的是什么 TI 应用手册以及您所指的是什么激光制造应用手册? LD 散热器的寄生电容介于 LD 节点和您决定连接散热器的任何其他节点之间、

    以下是有关 GaN 设计注意事项的好说明:

    它讨论了 EMI 的最大来源、即 CSI、并借助小型封装和紧凑的布局、使该寄生电感尽可能小。 噪声可能表现为误触发 GaN 或缩短开关时间。 将散热器安装在正确的位置可以降低共模 EMI。

    这是否有帮助? 如果您有任何疑问、请告诉我、

    谢谢、

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    您好!  

    因此、我决定将驱动器电路修改为半桥配置、以便将二极管外壳-阴极直接连接到器件接地、如下图所示。  

    在关断状态(触发器之间) 下、M1 FET 将断开、激光二极管短路、自举电容器也将充电。 在触发器 S1关闭之前、将避免电流流经自举电容器/驱动器的高侧和激光二极管。 触发后、M2将开始导通并闭合激光二极管电流环路。 您对这款激光雷达应用设计有何看法? 我选择 LMG1210驱动器。 LMG1020在此应用中具有更好的性能、但我不知道如何使用精密组件制作电平转换器。 A 点的高侧虚拟接地没有器件接地参考、它仅通过 M1 FET 的寄生电容和激光二极管结的电容与器件接地耦合。 我还需要避免电流过激光二极管。 我也不确定隔离式接口。 光信号绝缘体通常较慢、我不知道磁性或电容耦合绝缘体如何在激光二极管电流环路附近工作。 您能否确认 LMG1210在该电路中正常工作?  

    此致、  
    Nils  

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    Nils、您好!

    感谢这次更新!

    这应该起作用、不需要 S1、因为1210具有内部自举开关、该开关在 LO 完成路径后10ns 打开。

    您能否以菊花链形式将1020连接到1210的 HO-HB-HS 输出? 1020可以安装在 HS 上、并使用 HB 作为 VDD、并使用紧密放置的电容器。

    这将为您提供分离输出和高激光雷达电流以及1210的电平转换器。

    您使用的频率是多少? 脉宽是多少?

    您目前最关心的是什么? 您是否仍然需要具有1210 CMTI 功能的信号隔离?

    谢谢、

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    嗨 Nils!

    是否有上述更新?
    为什么您选择驱动激光雷达高侧而不是低侧?

    谢谢、
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    您好!  

    很抱歉、回答很长。  我想实现5到50ns 脉冲、重复频率为1到50kHz。 高侧允许将激光和镜头架连接到设备接地端。 我将在原型上检查它。 所选的 To-56/ To-18封装的引脚电感约为5nH、因此我不希望低侧和高侧驱动器之间的上升时间有很大差异。 对于最终器件、我希望使用低侧驱动器、但采用陶瓷 SMD 封装的激光器。 现在我没有更多问题了。 我想我们可以结束这一情况。  

    谢谢、此致、  
    Nils