如何為ADAS處理器提供超過100A的電流

高級駕駛輔助系統(tǒng) （ADAS），包括自動駕駛視覺分析、泊車輔助和自適應(yīng)控制功能中的汽車系統(tǒng)電氣化日益普及。智能連接、安全關(guān)鍵型軟件應(yīng)用以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理都需要增強的實時計算能力。

要滿足這些高級要求，需要能夠支持超過100A的電子控制單元 （ECUs） 的多核處理器，例如 TDA4VH-Q1。不過，高功率也帶來了設(shè)計挑戰(zhàn)，包括實現(xiàn)更高電流軌的高效率、在滿載條件下控制熱性能和負載瞬態(tài)以及滿足功能安全需求。

提供 ADAS 處理能力

TPS62876-Q1 降壓轉(zhuǎn)換器通過全新的堆疊功能幫助設(shè)計人員突破超過 30A 的電流限制，該功能可實現(xiàn)為 TDA4VH-Q1 等片上系統(tǒng) （SoC） 充電所需的高電流。該系列器件采用相同封裝，可提供 15A 至 30A 電流，并且通過堆疊功能還能支持大于 100A 的負載電流。

將這些器件進行堆疊不僅能為下一代 ADAS SoC 內(nèi)核供電，還能通過降低熱限制來提升熱性能并提高效率。請參閱圖 1。

圖 1：采用堆疊配置的兩個 TPS62876-Q1 器件

使用菊花鏈方法可使堆疊功能正常運行。主器件控制一個補償網(wǎng)絡(luò)、一個 POWERGOOD 引腳、一個 ENABLE 引腳和一個 I2C 接口。為實現(xiàn)最佳電流共享，必須將堆疊中的所有器件編程為使用相同的電流額定值、開關(guān)頻率和電流電平。

堆疊中的主器件還可以設(shè)置輸出電壓并控制穩(wěn)壓。如果 SYNCOUT 引腳和接地端之間有一個47-kΩ電阻器，該器件會作為輔助器件運行。如果 SYNCOUT 引腳處于高阻抗狀態(tài)，則該器件作為主器件運行。圖 2 展示了印刷電路板上部署的堆疊配置。

圖 2：三個 TPS62876-Q1 降壓轉(zhuǎn)換器堆疊的評估模塊示例

該系列降壓轉(zhuǎn)換器的其他性能包括：

? 壓降補償，也稱之為負載線路（自動電壓定位）。通過調(diào)節(jié)標稱輸出電壓可基于輸出電流（15A 至 30A）提供更出色的負載瞬態(tài)容差，并減少輸出電容，從而實現(xiàn)成本優(yōu)化型、高功率密度解決方案。REGISTER 引腳可啟用或禁用壓降補償，默認情況下為禁用狀態(tài)。

? 遠程檢測功能支持各種具有較嚴格輸出電壓要求（需要在負載瞬態(tài)期間提供更多余量）的 SoC 處理器。器件的遠程檢測線路直接連接到負載點，支持以 0.8% 的精度設(shè)置電壓。

? I2C接口監(jiān)控系統(tǒng)性能，并在溫度和輸出電流超出指定限制時發(fā)出警告。此外，也可以使用動態(tài)電壓調(diào)節(jié)，將輸出電壓在 0.4V 至 1.675V 之間進行調(diào)節(jié)。如果不需要I2C功能，仍可通過將 SCL 和 SDA 引腳接地來使用同一器件。

功能安全

功能安全在 ADAS 中非常重要，特別是對于自動駕駛。TPS62876-Q1 降壓轉(zhuǎn)換器提供多個 TI 功能安全型級別文檔，包括：

? 根據(jù)業(yè)內(nèi)可靠性標準估算的半導(dǎo)體元件的功能安全時基故障率。

? 基于器件主要功能的元件故障模式及其分布。

? 引腳故障模式分析。

通過向設(shè)計中添加外部監(jiān)控器，滿足汽車安全完整性等級標準要求。

結(jié)語

要實現(xiàn)汽車工程師學會 2 級等更高的自動駕駛級別，需要更高的計算能力來提供更高的分辨率，并在極短時間內(nèi)進行快速響應(yīng)。人工智能技術(shù)等嵌入式特性也促使對更高功率的 ADAS SoC 處理器的需求不斷增加。TPS62876-Q1 系列的可堆疊功能可幫助實現(xiàn)大于 100A 的內(nèi)核電源，進而實現(xiàn)更高級別的自動駕駛。