關(guān)于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中前視攝像頭的供電模塊

自動(dòng)駕駛技術(shù)，作為出行安全和效率提升的有效途徑，獲得了汽車等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的廣泛關(guān)注。而隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)的日益成熟，前視攝像頭 (front camera)也日漸成為了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中經(jīng)濟(jì)、有效而又不可或缺的一環(huán)。

本文將會(huì)對(duì)前視攝像頭系統(tǒng)的供電模塊進(jìn)行深度解剖，并詳細(xì)闡述其中TI性價(jià)比極高的明星產(chǎn)品，為攝像頭的設(shè)計(jì)選型提供便利。

圖 1：前視攝像頭系統(tǒng)框圖

攝像頭供電系統(tǒng)，如圖 2 所示，一般先從蓄電池取電，經(jīng)過(guò)一級(jí)變換后將電壓轉(zhuǎn)換為 5V/3.3V 的中間電壓。然后經(jīng)過(guò)第二級(jí)電壓變換，轉(zhuǎn)化為負(fù)載需要的電壓。一般來(lái)說(shuō)，基于車載攝像頭的使用以及安裝場(chǎng)景，前視攝像頭供電系統(tǒng)一般需要滿足以下三個(gè)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(xù)編程拓展。

下文將會(huì)緊扣這三點(diǎn)，從一級(jí) (Pre-regulation) 電源和二級(jí) (POL) 電源兩部分對(duì) TI 提供的解決方案以及明星產(chǎn)品做一個(gè)詳細(xì)介紹。

圖 2：Front camera 供電系統(tǒng)框圖

1. 一級(jí) (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(dòng)瞬間會(huì)有較高的電壓尖峰，為了提高供電的穩(wěn)定性，與蓄電池直連芯片的輸入電壓范圍通常會(huì)預(yù)留較大的電壓裕量。TI 針對(duì) 12/24V 蓄電池推薦的寬輸入 Buck 芯片明星產(chǎn)品如下表。

表 1：一級(jí)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(xù)的產(chǎn)品升級(jí)；

能夠?qū)崿F(xiàn) PFM 和 PWM 模式無(wú)縫切換，提高輕載時(shí)的效率 (LM76003-Q1 最高效率達(dá)到 95%，如圖 3 (a))；并且導(dǎo)通電阻較小，確保高效；

外圍電路簡(jiǎn)單，引腳專為簡(jiǎn)化PCB 布局而設(shè)計(jì)，可提供優(yōu)異的EMI (CISPR25)和熱性能，如圖 3(b)。

圖 3：LM76003-Q1 重要參數(shù)圖

2. 二級(jí)電源 (POL)

2.1 CMOS 傳感器供電

CMOS 傳感器對(duì)噪聲非常敏感，尤其是 AVDD 供電紋波噪聲會(huì)直接影響圖像質(zhì)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(jìn)行供電。并且供電模塊的 EMI 以及熱性能都對(duì)最后生成的圖像質(zhì)量有影響。TI 根據(jù)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(diào)，能夠使用多品牌不同電源軌的需求。且 buck 頻率高達(dá) 2.5MHz，有效地減小了電感等無(wú)源器件的體積，從而縮小了整體模塊的體積。

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(jù) CMOS sensor 安裝位置，優(yōu)化 PCB 板設(shè)計(jì)，靈活度高。

圖 5：半集成供電方案

該方案性價(jià)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(chǎn)品如下表所示。

表2：CMOS sensor 供電明星產(chǎn)品選型表

(c) Discrete 分立方案——LDO + BUCK*2

分立方案總體價(jià)格較低，但由于芯片數(shù)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(hào)處理器 ISP 以及以太網(wǎng)接口等模塊，因此電源需求較多，且對(duì)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(lái)給存儲(chǔ)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。

表 3：Processor 供電 PMIC 選型表

結(jié)語(yǔ)

TI能夠提供一個(gè)非常完整的前視攝像頭供電方案，性價(jià)比高、電磁干擾低，能夠精簡(jiǎn)模塊設(shè)計(jì)，在滿足模塊熱性能的同時(shí)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(biāo)題：技術(shù)干貨 | 自動(dòng)駕駛之眼——前視攝像頭系統(tǒng)供電模塊深度解剖

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審核編輯:湯梓紅