本发明专利技术公开了一种基于SiP封装的纳秒级大电流激光驱动芯片，其包括充电限流电路、储能单元、电流采样电路、GaN FET功率器件、GaN FET驱动电路、窄脉冲发生电路、续流电路、ESD抑制电路。本发明专利技术专利中的充电限流电路由电阻并联构成，窄脉冲发生电路能够产生纳秒级窄脉冲，通过GaN驱动电路驱动GaN FET器件产生大电流纳秒级脉冲，GaN FET作为激光驱动的开关控制输出的脉冲。与传统的纳秒级驱动电源相比，本发明专利技术专利采用SiP封装芯片可以降低电路尺寸，减小激光驱动回路的寄生电感，简化纳秒级激光系统的设计。
A nanosecond high current laser driver chip based on SiP package
【技术实现步骤摘要】
一种基于SiP封装的纳秒级大电流激光驱动芯片
本专利技术涉及一种激光器驱动
，特别涉及一种基于SiP封装的激光驱动电源芯片领域。
技术介绍
近年纳秒级激光技术在军工、制造、医疗、汽车等领域得到了广泛的应用，纳秒激光可以用于激光雷达、激光制导、激光测距、激光打标、激光手术刀、激光美容等场合。随着激光二极管瞬时功率不断增大，对其驱动电路要求也越来越高，要求具有更大的脉冲电流、更快的脉冲上升和下降速度，同时要求脉冲放电回路有较小的寄生电感，避免电路产生振荡和干扰。在无人机、汽车、激光打标等领域要求驱动电路体积尽可能小。现有方案多基于PCB制作激光驱动电源电路，这种采用PCB制作的电源尺寸无法得到进一步降低，杂散电感值也较高。近年基于GaN技术的功率器件逐渐成熟，相比基于Si(硅)或SiC(碳化硅)MOSFET，GaNFET器件具有更快的开关速度，更适合用于激光脉冲驱动电路，使得大电流、高速脉冲激光电源芯片制作成为可能。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种基于SiP封装的大电流激光电源驱动芯片。本专利技术所述的基于SiP封装的纳秒级大电流激光驱动芯片包括充电限流电路、储能单元、电流采样电路、GaNFET功率器件、GaNFET驱动电路、窄脉冲发生电路、续流电路、ESD抑制电路。上述电路通过SiPSiP封装集成到一块芯片中。上述纳秒级激光驱动芯片核心功率器件采用GaNFET，具有开通和关断速度快，通流能力大的特点。上述充电限流电路由电阻并联组成，其作用是抑制储能单元充电电流过大，限制充电的瞬时功率。上述的驱动电路采用专用驱动芯片，驱动电路供电电压为5V。上述储能单元由多个低温漂高精度陶瓷电容并联构成，为脉冲放电提供能量；电流采样电路由多个高精度低阻值电阻并联构成，电流采样电路与储能单元串联，电流采样电路除反馈实际电流值外还可以限制脉冲放电时的电流。上述的窄脉冲发生电路由2个RC滤波电路和1个“与”门逻辑芯片构成，可以通过外部并联电阻改变RC电路的电阻值，从而改变窄脉冲的宽度。上述的续流电路由二极管构成，优选具有快速恢复特性的肖特基二极管。上述ESD抑制电路优先选用TVS二极管，其作用是抑制GaNFET的栅极-源极以及漏极-源极的过电压，在有静电放电的场合保护GaNFET不被损坏。本专利技术专利提供的激光器驱动芯片，通过上述结构及其作用，可以实现纳秒级大电流(百安培级)脉冲输出，且具功率密度高、寄生电感小、快速的动态响应特性等优点。附图说明图1基于SiP封装的纳秒级激光驱动芯片原理图图2窄脉冲发生电路原理图图3纳秒激光驱动芯片SiP封装示意图具体实施方式以下结合附图和具体实施方式进一步说明本专利技术。本专利技术提供了一种基于SiP封装的纳秒级大电流激光驱动芯片，如图1所述，所述的纳秒级大电流激光驱动芯片由充电限流电路(1)、储能单元(2)、电流采样电路(3)、GaNFET功率器件(4)、GaNFET驱动电路(5)、窄脉冲发生电路(6)、续流电路(7)、ESD抑制电路(8)组成。所述纳秒级激光驱动芯片，其供电为直流主电源供电电压范围2V-75V，输出为大电流纳秒级脉冲电流，脉冲宽度0.5ns-20ns可以通过外部电阻设置，脉冲电流最大可达百安培级别，其输出脉冲电流大小取决于供电电压大小。图1表示所述纳秒级激光驱动芯片原理图，主电源供电通过充电限流电路(1)给储能单元(2)充电，储能单元(2)与电流采样电路(3)串联，电流采样电路(3)由精密电阻并联构成，其一端与储能单元(电容)负极相连，另一端与外部供电电源的地(负极)相连接。GaNFET功率器件(4)与续流二极管(7)串联，续流二极管(7)负极与储能单元(2)的正极相连接，续流二极管(7)正极与GaNFET功率器件(4)的漏极相连接，GaNFET功率器件(4)的源极与外部供电的地(负极)相连接。续流二极管(7)负极为输出的正极(即连接外部激光二极管的正极)，续流二极管(7)的正极为输出的负极(即连接外部激光二极管的负极)。窄脉冲发生电路(6)输入与外部的触发信号相连接，输出与GaNFET驱动电路(5)的输入相连接。窄脉冲发生电路(6)和GaNFET驱动电路(5)的供电与外部5V供电接口相连接。ESD抑制电路(8)由2个TVS二极管组成，其中一个TVS二极管负极连接到GaNFET(4)的栅极，正极连接到GaNFET(4)的源极，另外一个TVS负极连接到GaNFET(4)的漏极，正极连接到GaNFET(4)的源极。图2表示所述激光驱动芯片中的窄脉冲发生电路(6)，由双通道同相放大器(601)、RC滤波电阻1(602)，RC滤波电阻2(603)，RC滤波电容1(604)，RC滤波电容2(605),同相放大器和反相放大器(606)，高速“与”门逻辑芯片(607)组成。输入信号连接到双通道同相放大器(601)的输入，双通道同相放大器(601)的2个输出分别连接2个RC滤波电路，其中一个RC滤波电路由RC滤波电阻1(602)和RC滤波电容1(604)构成，另外一个滤波电路由RC滤波电阻2(603)和RC滤波电容2(605)构成，上述两个滤波电路的RC滤波电阻阻值不同，RC滤波电阻1(602)大于RC滤波电阻2(603)。RC滤波电容1(604)正极与(606)中的反相放大器输入相连接，RC滤波电容2(605)的正极与(606)的同相放大器输入相连接。上述(606)同相放大器和反相放大器的输出接入到高速“与”门逻辑芯片(607)的输入。为了实现芯片的脉宽调整灵活性，本专利技术专利所述的纳秒级激光驱动芯片可以通过外部电阻调整第一个RC滤波电路的参数，从而改变高速“与”门逻辑芯片(607)输出脉冲的宽度。图3表示所述基于SiP封装的纳秒级激光驱动芯片的底视图，图3中301为芯片的管脚，302为导热金属板与内部的电源地相连接，303为芯片的塑封体。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于SiP封装的纳秒级大电流激光驱动芯片，其特征在于所述芯片包括：充电限流电路、储能单元、电流采样电路、GaN FET功率器件、GaNFET驱动电路、窄脉冲发生电路、续流电路、ESD抑制电路。
【技术特征摘要】
1.一种基于SiP封装的纳秒级大电流激光驱动芯片，其特征在于所述芯片包括：充电限流电路、储能单元、电流采样电路、GaNFET功率器件、GaNFET驱动电路、窄脉冲发生电路、续流电路、ESD抑制电路。2.根据权利要求1所述的纳秒级大电流激光驱动芯片，其特征在于所述的充电限流电路、储能单元、电流采样电路、GaNFET功率器件、GaNFET驱动电路、窄脉冲发生电路、续流电路、ESD抑制电路通过SiP封装集成到一块芯片中。3.根据权利要求1所述的纳秒级大电流激光驱动芯片，其特征在于所述充电限流电路由电阻并联组成，其作用是抑制储能单元充电电流过大，限制充电的瞬时功率。4.根据权利要求1所述的纳秒级大电流激光驱动芯片，其特征在于所述储能单元由多个低温漂高精度陶瓷电容并联构成，为脉冲放电提供能量。5.根据权利要求1所述的纳秒级大电流激光驱动芯片，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，李海东，
申请(专利权)人：北京雷动智创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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