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同轴电缆供电:汽车应用设计指南

2016-11-08 05:19 作者: 来源: 互联网 浏览: 我要评论Comments Off 字号:

摘要: 汽车制造商使用更多的摄像头和传感器来实现汽车安全要求,与此同时,同轴电缆供电(PoC)为汽车设计师们提供了一个紧凑型解决方案来降低车身重量。然而,世上没有十全十美的东西,在通过同一电缆输送电力和前后通道信号时可能会出现问题。另外,用来为系统供电的车载蓄电池在冷...

汽车制造商使用更多的摄像头和传感器来实现汽车安全要求,与此同时,同轴电缆供电(PoC)为汽车设计师们提供了一个紧凑型解决方案来降低车身重量。然而,世上没有十全十美的东西,在通过同一电缆输送电力和前后通道信号时可能会出现问题。另外,用来为系统供电的车载蓄电池在冷启动运行时会产生低至3V的宽电压偏移,而在钳位负载突降或其他瞬态条件下电压可高达42V。为了确保诸如高级驾驶辅助系统(ADAS)等重要系统在任何汽车状况下都可以正常运行,一款设计良好的电源必不可少。

图1是一款ADAS系统的范例,它配备了广泛使用的平板显示器(FPD)链路III数字视频接口。解串器通过同轴电缆输电与控制信号,而串行器通过同一根电缆发回视频信号。系统有四个显著的电源模块:解串器电源、解串器侧提供的摄像头电源、串行器电源和摄像头图像传感器电源。

 

图1:百万像素摄像头系统模块框图

百万像素摄像头系统的最大挑战在于同轴电缆的潜在压降问题。为避免因压降产生的信号完整性问题,需在传输PoC前将解串器电压至少增至9V。一旦将电力输送至串行器侧,就必须将电压调回串行器和图像传感器所需工作电压。

我们把这些模块图分解开来看。从串行器侧开始,尺寸是一大主要考量因素(还有噪声和电源抑制比[PSRR]),我推荐使用LM53600-Q1降压稳压器,以及用于串行器电源和图像传感器电源的LP5912-Q1低压差线性稳压器(LDO)。LM53600-Q1具有3.55V – 36V的宽输入电压域、高达42V的瞬态电压、23µA静态电流(IQ)和3mm × 3mm封装尺寸。另外推荐您使用LP5912-Q1,其在1 kHz频率下的电源抑制比高达75dB、输出噪声为12µVRMS、静态电流为30µA、封装尺寸为2mm × 2mm。由于电源纹波和噪声会直接影响图像质量,因此高电源抑制比和低输出噪声对摄像头应用至关重要。两个装置的运行都只需很少的外部组件,由此实现了总体解决方案尺寸的小型化。

在解串器侧,解串器电源模块与串行器电源模块相似。我同样建议使用LM53600-Q1和LP5912-Q1来减少材料清单(BOM)成本。在这种情况下,不一定要从尺寸着手来节约成本,您可以使用其他解决方案。然而,这些解决方案可能会要求使用更多外部组件,这样便增加了整体设计成本。为避免使用额外的组件,您可以访问TI.com.cn查看其他可能适合您设计的解决方案。

最后,摄像头电源模块通过同轴电缆将电力从解串器输送至串行器。从这一模块发出的电力必须增压至9V并搭配信号路径。根据DS90UB91x数据表第8.5节的说明,差分输出电压|VOD| (DOUT+ 和 DOUT-)仅在269mV和412mV之间。这意味着该模块的输出必须足够清洁,才能避免信噪比(SNR)恶化。幸运的是,PoC滤波器(用于确保串行器和解串器50Ω阻抗匹配)中包含了电感器,它能够帮助阻挡来自升压转换器的高频纹波。开关频率越高,衰减越大。针对本应用,我建议采用1.2MHz开关频率的TPS61093-Q1进行增压调节。如图2所示,PoC滤波器中安装了典型值约为100µH的电感器后,输出波纹衰减约-57dB,或相当于升压转换器发出的原波纹电压的0.2%。

V(波纹)

图2:PoC电感器产生的波纹衰减

百万像素摄像头已成为汽车行业不可或缺的传感器之一。随着汽车使用越来越多以实现安全和舒适性能的传感器,使用设计精良的系统进行同轴电力传输能够节约成本和空间。

欢迎探索TI广泛的汽车认证零部件产品组合。

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