激光雷达需在纳秒量级内向 VCSEL 注入数十安培的精准电流，既要保证探测距离，又不能在任何情况下灼伤人眼——难点大多集中在发射端这颗驱动芯片上。本文从电压预算、驱动架构、人眼安全到选型，拆解它为何需要 60V – 80V 耐压、20A – 50A 峰值、ns 级边沿。

图 1 车载 LiDAR 扫描架构分类与演进——机械式 / 半固态 / 纯固态，趋势向纯固态电子扫描收敛

车载 LiDAR 正转向纯固态 2-D 可寻址 VCSEL 阵列，对发射端多通道集成要求更高。dToF 测回波飞行时间，发射驱动须在精确时刻注入高峰值、窄脉宽、快边沿脉冲。

图 2   LiDAR 系统框图——涵盖发射 Tx、接收 Rx、电源转换、系统监控与接口，其中蓝色为 3PEAK 产品覆盖范围

一、为什么发射驱动需要 60V – 80V？

图 3dToF 测距信号链—— TX 发射、目标回波、RX 接收到信号处理

VL  = L × ( di / dt )

核心约束可用一个公式概括：电流变化越快，回路寄生电感产生的感性压降越大——每 nH 电感都按 V=L · di/dt 占去一截电压裕量，同时拖慢脉冲边沿。而边沿每增加 1ns，测距误差约增大 15cm，约一本书的宽度。

各项压降逐一叠加（见上表），六结即达四十余伏；随多结 VCSEL 向八结、十结演进、电流加大，电压预算很快逼近 80V。约束由此明确：高电压、低电感、快开关。

二、几十安培，怎么一瞬间放出来？

图 4   2-D Flash LiDAR TX   驱动系统架构—— Boost 升压、TPM8909Q 高边充电、TPM8918Q 低边脉冲与 VCSEL 阵列

采用 " 高边充电加低边脉冲 " 架构，其原理类似相机闪光灯：由高边电路预先将能量储入本地电容，再由低边开关在发射瞬间释放，从而把慢速充电与快速脉冲解耦，停止充电即切断能量源。整条链路含四个模块：Boost 升压、高边充电 IC、储能电容阵列、低边脉冲 IC（见上图）。

充电拓扑有恒流与谐振两种方式：恒流方案电路成熟、时序确定、EMC 表现好；谐振方案借 LC 谐振转移能量、效率更高，适合大电容、高帧率，代价是电路更复杂。封装则在物理上决定回路寄生电感——集成度越高、键合线越少，寄生越小，而在大电流、快边沿下寄生会直接抬高关断过冲，故低寄生封装对高压快脉冲尤为关键。

阵列驱动是 2-D 固态路线的核心。传统 1-D 线阵加机械扫描存在三处短板：任意时刻只有一列发光、光子利用率低，热耗集中在同一组发射器、限制峰值功率，外加扫描光学的损耗与可靠性风险。2-D 可寻址 VCSEL 面阵改以电子方式逐区点亮，把光能集中到目标区域，单个发射器每帧只承担一小部分脉冲、热负载下降，并省去运动光学。

由此带来的一项关键能力是高反膨胀抑制：车牌、路牌等强反射目标的回波会使接收端饱和、向邻近像素溢出，模糊甚至淹没周边目标，而 2-D 逐区可寻址可对这些已知高反区域单独调低驱动电流或发射器数量，从发射端做区域级功率控制、从源头抑制，又不牺牲其它区域的探测能力。

实现上有两处关键设计：行列寻址让阵列按 " 行 + 列 " 寻址、控制线数大幅减少，多颗芯片级联即可覆盖整片阵列；双寄存器组的乒乓机制在当前行发光期间预写下一行参数、切换即时生效，几乎不占用时序。系统再以大小波交替兼顾远近——远距用大波保证回波信噪比，近距用小波避免接收端饱和。

图 5   TPM8915Q 实测光脉冲——脉宽约   6.1ns、上升   /   下降约   1.8ns，关断后可见振铃引起的二次发光

关断越快脉宽越窄，但回路电感对负向 di/dt 同样按 V=L · di/dt，带来两类风险。一是二次发光：振铃让 VCSEL 再次正偏，主脉冲后冒出小光脉冲、形成虚假回波，即上图衰减振铃。

图 6 TPM8915Q 关断电压振铃实测——约 56.5A、回路寄生约 3nH 下节点对地过冲约 110V

二是过电压：回路电感像急刹车时的惯性一样抗拒电流骤变——电流被快速切断时，它为维持电流而在两端激起反向电压尖峰，实测可达约 110V，既冲击器件耐压、又反偏 VCSEL。对策是降低回路寄生、将过冲控制在 80V 以内，并辅以可编程斜率与续流钳位。

三、芯片坏了，会闪伤眼睛吗？

图 7 正常脉冲模式与低边短路故障模式的对比——后者脉冲退化为连续发光

VCSEL 的单脉冲能量本就超出 IEC 60825-1 Class1 的 MPE 一到两个数量级，正常工作全靠不到 0.1% 的占空比，把平均功率压在安全线内。风险在于故障：一旦低边开关短路，激光便从脉冲退化为连续发光（CW），占空比跳至 100%、平均功率约等于峰值功率，相对安全平均限值可超标上千倍。因此标准要求：任何单一故障下都不得超过 MPE，并达到车规功能安全 ASIL B 以上。

人眼安全先从识别链路失效模式及其危害入手：

双芯片架构在此提供了一道独立兜底：即便低边 IC 彻底失效，高边仍能停止充电并主动放电，待储能电容能量耗尽后激光自然熄灭——这是将全部功能集成于单颗芯片的纯低边方案难以具备的。

四、按场景怎么选？

图 8   TPM8915Q   集成功率级驱动系统—— WLCSP 封装内集成   80V/50A 功率级，封装寄生小于 0.1nH

高边充电 IC TPM8909Q 与 TPM8909AQ 给 16 通道 80V 储能与 CVD/RVD 诊断，低边脉冲 IC TPM8918Q 与 TPM8918BQ 给 8 通道 20A 脉冲，级联覆盖 2-D 阵列。

外挂第三方 GaN FET 配 GaN 驱动 IC：车规 TPM1025Q、TPM2025Q，工规 TPM1020、TPM1025、TPM2025，用于单或少通道 EEL、1-D VCSEL。

TPM8915Q 在 WLCSP 3.35 × 1.65mm 内集成 80V/50A 功率级，封装寄生 <0.1nH，脉宽可窄至 1ns。

全系列覆盖高边充电、低边脉冲、GaN 驱动到集成功率级，均有车规与工规版。低成本是规模标配门槛：集成方案把 BOM 从 50+ 压到 20 – 30 颗，下一代充电 IC 向 24 通道以上、更高电流、SPI 取代并行接口。