ADAS 前置摄像头设计面临的四大电源挑战@@

judy — Fri, 08 Dec 2023 06:24:47 +0000

前置摄像头是高级驾驶辅助系统@@@@ (ADAS) 的重要组件@@，尤其是鉴于现在@@的新车碰撞测试要求@@将自动紧急制动和@@正面防撞作为汽车@@的标准功能@@@@。前置摄像头有助于实现其他@@ ADAS 功能@@，例如@@自适应巡航控制@@、行人检测@@、车道保持辅助和@@交通标志识别@@。

图@@ 1 中的示例演示了如何使用摄像头进行物体检测以启用@@ ADAS 功能@@。

图@@ 1：使用摄像头进行实时处理@@

为了执行视觉预处理@@、深度和@@运动加速或@@@@ AI 网@@络处理等处理任务以支持@@ ADAS 功能@@，系统中的片上系统@@ (SoC) 需要高效的电源@@。在@@设计@@ ADAS 前置摄像头时@@，面临以下四大电源挑战@@。

挑战一@@：小尺寸解决方案@@

由于前置摄像头位于挡风玻璃上@@，因而对其尺寸有严格的要求@@@@。摄像头模块可以包括一个或@@两个摄像头@@：一个用于提供更宽的视野或@@更高的分辨率@@，另一个用于观察更远的距离@@。

虽然市场上大多数应用@@中使用的是单摄像头模块@@，但双摄像头模块正越来越流行@@，以便更好地观察车辆周围环境并实现更高级别的自主性@@。高分辨率和@@更高帧速率的摄像头模块也是发展趋势@@。在@@摄像头性能提高的同时@@，摄像头模块本身的尺寸也在@@不断缩小@@，典型尺寸为@@ 18mm x 18mm。

远程摄像头模块使用串行器@@/解串器@@ (SerDes) 链路将数据从摄像头模块发送到电子控制单元@@ (ECU)。前置摄像头模块与前置摄像头@@ ECU 并置@@，使用摄像头串行接口@@ (CSI)-2 能够将数据发送到@@ ECU 电路板@@。前置摄像头中的摄像头模块输入电源电压可低至@@ 5V，而同轴电缆供电的远程摄像头模块通常为@@ 9V。前置摄像头模块子板上的多通道电源管理@@ IC (PMIC) 采用低压输入@@，能够为成像仪以及摄像头模块上的@@所有其他处理任务供电@@。在@@通过@@ CSI-2 将数据流式传输到@@ ECU 之前@@，可以先使用板载微控制器@@ (MCU) 完成处理@@。摄像头模块上的@@ MCU 可以执行像素级图@@像信号处理@@，或@@者由独立芯片进行此处理@@。其中@@，远程摄像头模块中常见的@@ SerDes 芯片组无需供电轨@@。具有适当数量电源轨的低压@@ PMIC 可以为摄像头模块上的@@图@@像传感器和@@其他外设供电@@，有助于实现这些系统所需的小空间@@。

图@@ 2 显示了前置摄像头的系统方框图@@@@。该系统通常位于挡风玻璃后面靠近后视镜的位置@@，包括执行处理的前置摄像头@@ECU 和@@容纳图@@像传感器的摄像头模块@@。

图@@ 2：前置摄像头系统方框图@@@@

前置摄像头应用@@中使用的视觉处理器具有被称为视觉处理加速器的专用硬件加速器@@，以及能够用于检测边缘物体的深度和@@运动感知加速器@@。此外@@，这些处理器可能具有人工智能@@ (AI) 功能@@，并配有专用的矩阵乘法加速器来帮助进行深度学习@@。考虑到如此大的处理量@@，PMIC 必须能够在@@不增加解决方案尺寸的情况下满足处理器的当前要求@@@@。

PMIC 应具有出色的瞬态响应以满足@@ AI 处理器的负载瞬态要求@@@@，并采用较小的输出电容来保持小巧的解决方案尺寸@@。集成降压稳压器@@、低压差稳压器@@、负载开关@@、电压监测器@@、序列发生器@@、看门狗计时器@@、错误信令模块和@@附加通用输入@@/输出有助于减小解决方案的尺寸@@。特别是与具有多个分立式@@188足彩外围@@app 并会增加整体尺寸和@@成本的解决方案相比@@，尺寸大幅减小@@。

该应用@@中常用的电源树架构将构建两级电源转换@@，有助于保持总效率并能够将组件温度保持在@@可接受的范围内@@。在@@这种电源树架构中@@，前级直流@@/直流转换器将@@ 12V 电池电压降压至多通道@@ PMIC 的调节中间电压@@（例如@@，5V 或@@ 9V）。前级直流@@/直流转换器应选用宽输入电压降压转换器@@，能够支持@@ 12V 电池电压骤降至@@ 3V 以及浪涌至高达@@ 36V 的瞬态电压@@。

挑战二@@：功能@@安全@@

由于自动紧急制动和@@自适应巡航控制涉及前置摄像头@@，因此功能@@安全@@尤为重要@@。前置摄像头系统通常具有汽车@@安全完整性等级@@ (ASIL) B 要求@@。这意味着处理器的@@ PMIC 电源必须能够满足@@ ASIL B 要求@@，从而帮助实现整体系统级功能@@安全@@要求@@@@。

以下是@@ ASIL B PMIC 应该具备的一些功能@@@@：
• PMIC 电源轨的电压监测器@@@@
• 用于检测系统其他电源轨的附加监测器@@
• 带隙冗余@@
• 用于检测软件故障的看门狗计时器@@@@
• 用于检测硬件故障的错误信令监测器@@

挑战三@@：低成本@@

由于乘用车和@@轻型商用车中大量采用前置摄像头@@，因此降低摄像头系统的成本至关重要@@。预计到@@ 2028 年@@，前置摄像头系统的销量将超过@@ 7000 万台@@，是车辆中常见的@@ ADAS 应用@@。

高产量会给一级供应商带来成本压力@@，进而为半导体供应商带来压力@@。通过减少物料清单数量@@、选择集成组件@@、选择合适的技术节点以及保持较低的器件成本@@，可以降低整体系统的成本@@。PMIC 尺寸小巧@@，集成了多个电源@@188足彩外围@@app ，有助于实现这些优势并能够优化成本@@。

挑战四@@：热性能@@

由于前置摄像头位于车辆挡风玻璃上@@，因此在@@正常工作条件时前置摄像头会暴露在@@高温下@@。热量会造成热噪声并导致图@@像质量不佳@@，在@@弱光条件下更是如此@@。前置摄像头需要较小的印刷电路板@@面积@@，加上摄像头模块中的摄像头会发热@@，这进一步增加了该应用@@的散热挑战@@。为了适应各种工作条件@@，系统的热性能@@优化至关重要@@。PMIC 良好的热性能@@有助于使电路板@@保持在@@低温状态@@。

结语@@

在@@ ADAS 前置摄像头上添加@@ PMIC 可以缓解本文所述的四大挑战@@，并提高前置摄像头系统的功效和@@热效率@@。根据具体的系统要求@@@@，德州仪器@@ (TI) AM62A-Q1 或@@ TDA4AL-Q1 处理器系列能助力简化您前置摄像头的设计流程@@。

其他资源@@

查看@@ TPS6594-Q1 和@@ TPS6593-Q1 产品页面@@。
详细了解@@ LMQ644A2-Q1 适用于汽车@@@@ ADAS 应用@@的六相降压稳压器设计@@。

关于德州仪器@@@@ (TI)
德州仪器@@ (TI)（纳斯达克股票代码@@：TXN）是一家全球性的半导体公司@@，致力于设计@@、制造@@、测试和@@销售模拟和@@嵌入式处理芯片@@，用于工业@@、汽车@@、个人电子产品@@、通信设备和@@企业系统等市场@@。我们致力于通过半导体技术让电子产品更经济实用@@，创造一个更美好的世界@@。如今@@，每一代创新都建立在@@上一代创新的基础之上@@，使我们的技术变得更小巧@@、更快速@@、更可靠@@、更实惠@@，从而实现半导体在@@电子产品领域的广泛应用@@@@，这就是工程的进步@@。这正是我们数十年@@来乃至现在@@一直在@@做的事@@。欲了解更多信息@@，请访问公司网@@站@@www.ti.com.cn

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