汽车摄像头模块的三种电源架构分析

出处:搜狐网 发布于:2020-10-10 13:44:43

  随着汽车摄像头技术的发展,其分辨率、动态范围和帧速率越来越高,电源架构需要根据具体的用例需求进行调整。在本文中,我将回顾三种可用于为汽车摄像头模块供电的策略:

  全离散

  全集成

  部分集成

  本文重点介绍小外形摄像头模块,该模块不包含任何数据处理、可将原始视频数据输出到独立的电子控制单元。这些模块通常位于环视、驾驶员监控和后视镜更换系统中,通过用于视频数据输出的相同的同轴电缆接收预先调节的电源电压。

  摄像头模块所需的功率是多少?

  设计摄像头模块功率部分的    步是对每根轨道的功率预算进行简单计算。这一点连同通过PoC提供的电压,在选择电源策略时非常重要。

  摄像头传感器和外部电路所需的电流消耗,在不同的传感器和任何额外的外部设备上可能差别很大。通常,较低的成像器导轨(图1中为1.2 V和1.8 V)需要的电流    ,而    的电源电压(成像仪为2.9 V)所需电流    。由于2.9 V导轨与成像器的模拟电源有关,而    终,它的性能与图像质量有关。因此,在选择电源时需要仔细考虑,因为该导轨需要无干扰、噪音    的电源。随附的FPD-Link设备连同任何形式的监控器或定序器,也将从这个功率预算中提取。

  考虑到其出色的噪声性能,有人可能建议对每个电源使用低压差调节器(LDO)。然而,在功率预算有限的情况下进行设计时,这是不可行的。此外,电流的增大会使连接器和电缆承受压力,并增加摄像头的自热,这可能会降低性能。

  如表1中的示例计算所示,摄像头模块的当前要求通常由系统中包含的传感器和FPD-Link设备决定。在本示例中,成像器导轨为1.2 V、1.8 V和2.9 V。FPD-Link设备共享相同的1.8 V导轨。正常工作所需的电流用红色突出显示。

  在本例中,同轴电缆上的PoC电源首先降到3.3 V,然后为摄像头模块上系统的其余部分供电。2.9 V传感器模拟导轨直接连接到LDO输出,而其他电源连接到降压(buck)转换器。1.8 V导轨同时为DS90UB953-Q1和成像器的接口电源供电。由于DS90UB953-Q1串行器消耗的电流明显大于成像器接口电源,因此提供给成像器的1.8 V电流可以忽略不计。成像器2.9 V模拟导轨需要63 mA,DS90UB953-Q1串行器1.8 V导轨需要225 mA,成像器数字1.2V导轨需要388 mA。为了简化前面数值的计算,我们假设效率为100%,计算出3.3 V电源需要327 mA才能成功为1.2 V、1.8 V和2.9 V导轨供电。

  因为输入和输出电压、输出电流要求和总瓦数消耗都是已知的,所以输入电流可以用以下公式计算:

  (PoC电流)x(所需电流) = 3.3V x 327 mA

  对于12 V的PoC电压,ECU将提供90 mA的电流。

  在某些情况下,PoC电压是通过ECU固定的,因此必须了解所选择的PoC电缆和网络是否足以为功率目标提供所需的电流。对于2W摄像头模块的要求,固定的5 V电源可提供400 mA的电流,而12 V电源可提供166 mA的电流。

  对于较大的PoC电缆长度,应选择较大的PoC电压,以确保电缆上的IR压降    。PoC电流会在布线、铁氧体磁珠、电感器和任何串联电阻上产生压降,并会减少影响摄像头模块稳压器的性能的电压净空。在PoC电压值由设计者决定的情况下,电缆规格通常规定了网络可以提供的电流量,这将驱动网络的电压要求。

  汽车摄像头模块的三种电源架构

  表2比较了三种不同电源架构的优缺点。

  电源注意事项

  在设计汽车应用时,有一些考虑因素会限制您的电源设计选择。重要的系统级规范包括:

      限度地减小解决方案的总尺寸,以满足汽车摄像头模块外壳的小尺寸要求。此类外壳的面积通常约为20 mm×20 mm,通常安装在M12桶塑料外壳内。

  避免对AM无线电频段的干扰。所有的开关电源都需要在540 kHz至1700 kHz的AM无线电频段之外。

  避免较低的开关频率,因为它们需要较大的电感器。相反,选择:

  高频率切换器(>2 MHz)。

  获得汽车电子委员会Q100    的设备。

  需要额外保护的电子器件(如short-to-battery)可以用宽Vin稳压器设计。

  印刷电路板限制

  图2中的成像器使用的是移动行业处理器接口(MIPI)摄像头串行接口(CSI-2),突出显示网络以显示连接FPD-Link设备到成像器的阻抗控制走线。成像器的CSI-2网络通过通孔引出并路由到中间层(突出显示)。

  通孔阵列对较小的外形尺寸带来了一些限制,因为它们限制了功率器件的放置区域。为了    限度地减少耦合,特别是在开关模式电源或信号网周围,CSI-2网必须适当隔开和屏蔽,并且与相邻层的其他网没有重叠。

  选择您的电源架构

  正确的电源架构将根据您的设计需求而有所不同。这些参考设计将帮助你看到更详细的规格,并在您准备开始时,让您的设计更加简单。

  全离散:采用MIPI CSI-2视频接口、FPD-Link III和POC的汽车2-MP摄像头模块参考设计。

  全集成:采用MIPI CSI-2接口、PMIC、FPD-Link III和POC的汽车2-MP摄像头模块参考设计。

  部分集成,第1部分:采用MIPI CSI-2视频接口、FPD-Link III和POC的汽车2-MP摄像头模块参考设计,以及第二部分:采用POL PMIC、FPD-Link III、监控器和POC的汽车2.6-MP摄像头模块参考设计。


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