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科普知識
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FFC連接器

同軸供電:汽車應用設計指南

發布日期:2022-04-28 點擊率:85

隨著汽車制造商使用更多的攝像機和傳感器來實現汽車安全要求,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問題。另外,系統供電所用的汽車電池在冷啟動運行時會產生低至3V的寬電壓偏移,并在鉗位負載突降或其他瞬態條件下達到42V。為了確保諸如高級駕駛輔助系統(ADAS)等重要系統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數字視頻接口的ADAS系統范例。解串器通過同軸電纜發送電力與控制信號,而串行器也通過該電纜發回視頻信號。系統有四個顯著的電源模塊:解串器電源、解串器側發出的攝像機電源、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方塊圖

 

  百萬像素攝像機系統的最大挑戰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后,必須將電壓調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低壓差穩壓器(LDO)。LM53600-Q1具有3.55V - 36V寬輸入電壓范圍、高達42V的瞬態電壓、23μA靜態電流(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,實現了總體解決方案尺寸的小型化。

  在解串器側,解串器的電源模塊與串行器的電源模塊相似。另外,為了節約材料清單(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。為了避免使用額外的組件,您可以訪問TI.com查看其他合適您設計的可能解決方案。

  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。從這一模塊發出的電力必須增壓至9V并搭配信號路徑。根據DS90UB91x數據表第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用于增壓調節。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,或相當于升壓轉換器發出的原波紋電壓的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安全和舒適性能,使用設計良好的系統進行同軸電力傳輸能夠節約成本和空間。

探索我們廣泛的汽車認證零部件產品組合。

其它資源

  • 閱讀應用說明,“將同軸供電技術用于DS90UB913A設計。”

  • 閱讀“LDO能否提高小型照相機的照片質量?”了解LOD對影像質量有何影響。

  • DS90UB91xQ-Q1數據表

原文鏈接:

https://e2e.ti.com/blogs_/b/behind_the_wheel/archive/2016/08/26/power-over-coax-a-design-guide-for-automotive-applications

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