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關于自動駕駛系統中前視攝像頭的供電模塊

Xmsn_德州儀 ? 來源:德州儀器 ? 作者:德州儀器 ? 2021-12-16 16:55 ? 次閱讀

自動駕駛技術,作為出行安全和效率提升的有效途徑,獲得了汽車等相關產業的廣泛關注。而隨著計算機視覺系統的日益成熟,前視攝像頭 (front camera)也日漸成為了自動駕駛系統中經濟、有效而又不可或缺的一環。

本文將會對前視攝像頭系統的供電模塊進行深度解剖,并詳細闡述其中TI性價比極高的明星產品,為攝像頭的設計選型提供便利。

關于自動駕駛系統中前視攝像頭的供電模塊

圖 1:前視攝像頭系統框圖

攝像頭供電系統,如圖 2 所示,一般先從蓄電池取電,經過一級變換后將電壓轉換為 5V/3.3V 的中間電壓。然后經過第二級電壓變換,轉化為負載需要的電壓。一般來說,基于車載攝像頭的使用以及安裝場景,前視攝像頭供電系統一般需要滿足以下三個需求:

(1)盡可能小的體積;

(2)較好的熱性能;

(3)易于使用且支持后續編程拓展。

下文將會緊扣這三點,從一級 (Pre-regulation) 電源和二級 (POL) 電源兩部分對 TI 提供的解決方案以及明星產品做一個詳細介紹。

關于自動駕駛系統中前視攝像頭的供電模塊

圖 2:Front camera 供電系統框圖

1. 一級 (Pre-regulation) 電源

乘用車一般配備 12V 蓄電池,而商用車配備更高的 24V 蓄電池。由于汽車起動瞬間會有較高的電壓尖峰,為了提高供電的穩定性,與蓄電池直連芯片的輸入電壓范圍通常會預留較大的電壓裕量。TI 針對 12/24V 蓄電池推薦的寬輸入 Buck 芯片明星產品如下表。

關于自動駕駛系統中前視攝像頭的供電模塊

表 1:一級電源 Buck 選型表

以LM7600X-Q1 系列同步降壓芯片為例,該系列:

提供 Pin-to-Pin 的不同電流擋位選擇,有利于后續的產品升級;

能夠實現 PFM 和 PWM 模式無縫切換,提高輕載時的效率 (LM76003-Q1 最高效率達到 95%,如圖 3 (a));并且導通電阻較小,確保高效;

外圍電路簡單,引腳專為簡化PCB 布局而設計,可提供優異的EMI (CISPR25)和熱性能,如圖 3(b)。

關于自動駕駛系統中前視攝像頭的供電模塊

圖 3:LM76003-Q1 重要參數

2. 二級電源 (POL)

2.1 CMOS 傳感器供電

CMOS 傳感器對噪聲非常敏感,尤其是 AVDD 供電紋波噪聲會直接影響圖像質量,甚至造成圖像失真。所以傳感器 AVDD 電平一般選用輸出噪聲噪聲極小的 LDO 進行供電。并且供電模塊的 EMI 以及熱性能都對最后生成的圖像質量有影響。TI 根據方案的集成度,提供了三種可靠的CMOS供電方案。

(a) Integrated 集成方案:PMIC

(TPS65000-Q1/TPS650320-Q1)

以利用 TPS65000-Q1 給某品牌 CMOS 傳感器供電為例,TPS65000-Q1 提供兩路高精度輸出的 LDO 以及一路高效率 Buck,且輸入可調,能夠使用多品牌不同電源軌的需求。且 buck 頻率高達 2.5MHz,有效地減小了電感等無源器件的體積,從而縮小了整體模塊的體積。

關于自動駕駛系統中前視攝像頭的供電模塊

圖 4:集成供電方案

(b) Semi-integrated半集成方案——LDO+雙路 Buck

半集成方案的好處是可以根據 CMOS sensor 安裝位置,優化 PCB 板設計,靈活度高。

關于自動駕駛系統中前視攝像頭的供電模塊

圖 5:半集成供電方案

該方案性價比最高,且芯片可選種類繁多。TI 汽車中的 LDO 以及雙路 Buck 明星產品如下表所示。

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表2:CMOS sensor 供電明星產品選型表

(c) Discrete 分立方案——LDO + BUCK*2

分立方案總體價格較低,但由于芯片數量增多,為攝像頭模塊的小封裝布局提供了極大的困難。所以一般不推薦使用。

2.2 Processor + Memory 供電——PMIC

由于前視攝像頭處理器中集成了 GPU、Safety MCU、圖像信號處理器 ISP 以及以太網接口等模塊,因此電源需求較多,且對各路電源要求不一。TI 為多種 processor 定制了 PMIC 供電方案。以處理器中常用的 PMIC 芯片——TPS6594-Q1 為例:

TPS6594-Q1 集成了 5 路 Buck 和 4 路 LDO(其中一路極低噪聲的 LDO);

具有低 EMI 噪聲以及良好的熱性能,并且外圍電路較少、易于使用;

PMIC 剩余輸出的 Buck 通道,還可以用來給存儲器 (Memory) 供電,能夠有效縮小整體解決方案的體積。

TI 為不同的處理器(TDA4/Mobileye Qx/Xilinx/NXP 等)定制的 PMIC 供電方案,如下表所示。

關于自動駕駛系統中前視攝像頭的供電模塊

表 3:Processor 供電 PMIC 選型表

結語

TI能夠提供一個非常完整的前視攝像頭供電方案,性價比高、電磁干擾低,能夠精簡模塊設計,在滿足模塊熱性能的同時縮小整體解決方案體積,為您的前視攝像頭訂制完美的解決方案。

原文標題:技術干貨 | 自動駕駛之眼——前視攝像頭系統供電模塊深度解剖

文章出處:【微信公眾號:德州儀器】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
審核編輯:湯梓紅

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原文標題:技術干貨 | 自動駕駛之眼——前視攝像頭系統供電模塊深度解剖

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