同軸供電：汽車應用設計指南

隨著汽車制造商使用更多的攝像機和傳感器來實現(xiàn)汽車安全要求，同軸供電(PoC)為尋求降低車身重量的汽車設計師們提供了一個緊湊型解決方案。然而，世上沒有十全十美的東西，該方案在通過同一電纜輸送電力和前后通道信號時可能會出現(xiàn)問題。另外，系統(tǒng)供電所用的汽車電池在冷啟動運行時會產(chǎn)生低至3V的寬電壓偏移，并在鉗位負載突降或其他瞬態(tài)條件下達到42V。為了確保諸如高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)等重要系統(tǒng)在任何汽車狀況下都可以正常運行，一款設計良好的供電系統(tǒng)是必不可少的。

圖1所示為配備流行的平板顯示器(FPD)鏈路III數(shù)字視頻接口的ADAS系統(tǒng)范例。解串器通過同軸電纜發(fā)送電力與控制信號，而串行器也通過該電纜發(fā)回視頻信號。系統(tǒng)有四個顯著的電源模塊：解串器電源、解串器側(cè)發(fā)出的攝像機電源、串行器電源和攝像機影像傳感器電源。

圖1：百萬像素攝像機系統(tǒng)方塊圖

百萬像素攝像機系統(tǒng)的最大挑戰(zhàn)就是同軸電纜潛在的壓降。為了確保壓降不會帶來信號完整性問題，需在傳輸PoC前將解串器電壓增至至少9V。一旦將電力輸送至串行器側(cè)后，必須將電壓調(diào)回串行器和影像傳感器所用工作電壓。

讓我們把這些方塊圖分解開來看。從串行器側(cè)開始，尺寸是主要的考量（還有噪聲和電源抑制比[PSRR]），我推薦使用LM53600-Q1降壓轉(zhuǎn)換器，以及用于串行器電源和影像傳感器電源的LP5912-Q1低壓差穩(wěn)壓器(LDO)。LM53600-Q1具有3.55V - 36V寬輸入電壓范圍、高達42V的瞬態(tài)電壓、23μA靜態(tài)電流(IQ)和3mm × 3mm封裝尺寸。另外還推薦使用LP5912-Q1，其在1 kHz頻率下的電源抑制比高達73dB、輸出噪聲為12μVRMS、靜態(tài)電流為30μA、封裝尺寸為2mm × 2mm。由于電源紋波和噪聲會直接影響圖像質(zhì)量，因此，高電源抑制比和低輸出噪聲對攝像機應用至關重要。由于兩個裝置的運行都只需很少的外部組件，因此，實現(xiàn)了總體解決方案尺寸的小型化。

在解串器側(cè)，解串器的電源模塊與串行器的電源模塊相似。另外，為了節(jié)約材料清單(BOM)成本，建議使用LM53600-Q1和LP5912-Q1。在本例中，不一定要從尺寸著手來節(jié)約成本，因此，您可以使用其他解決方案。然而，這些解決方案可能會要求更多的外部組件，提升整體設計成本。

最后，攝像機電源模塊負責通過同軸電纜將電力從解串器輸送至串行器。從這一模塊發(fā)出的電力必須增壓至9V并搭配信號路徑。根據(jù)DS90UB91x數(shù)據(jù)表第8.5部分來看，差分輸出電壓|VOD| （DOUT+ 和 DOUT-）僅在269mV和412mV之間。這意味著該模塊的輸出必須足夠空閑，以避免影響信噪比(SNR)。幸運的是，用于確保串行器和解串器匹配50?阻抗的PoC過濾裝置所包含的電感器能夠幫助擋住來自升壓轉(zhuǎn)換器的高頻紋波。開關頻率越高，衰減越大。針對本應用，我推薦1.2MHz開關頻率的TPS61093-Q1用于增壓調(diào)節(jié)。如圖2所示，PoC過濾裝置中安裝了約100μH典型值的電感器后，輸出波紋衰減約-57dB，或相當于升壓轉(zhuǎn)換器發(fā)出的原波紋電壓的0.2%。

圖2：PoC電感器波紋衰減

百萬像素攝像機是眾多在汽車行業(yè)不可或缺的傳感器之一。隨著汽車使用越來越多的傳感器實現(xiàn)安全和舒適性能，使用設計良好的系統(tǒng)進行同軸電力傳輸能夠節(jié)約成本和空間。

審核編輯：郭婷