同軸電纜供電:汽車應用設計指南
發布時間:2021-05-01 來源:Jerry Leung 責任編輯:wenwei
【導讀】汽車製造商使用更多的攝像頭和傳感器來實現汽車安全要求,與此同時,同軸電纜供電(PoC)為wei汽qi車che設she計ji師shi們men提ti供gong了le一yi個ge緊jin湊cou型xing解jie決jue方fang案an來lai降jiang低di車che身shen重zhong量liang。然ran而er,世shi上shang沒mei有you十shi全quan十shi美mei的de東dong西xi,在zai通tong過guo同tong一yi電dian纜lan輸shu送song電dian力li和he前qian後hou通tong道dao信xin號hao時shi可ke能neng會hui出chu現xian問wen題ti。另ling外wai,用yong來lai為wei係xi統tong供gong電dian的de車che載zai蓄xu電dian池chi在zai冷leng啟qi動dong運yun行xing時shi會hui產chan生sheng低di至zhi3V的寬電壓偏移,而在鉗位負載突降或其他瞬態條件下電壓可高達42V。為了確保諸如高級駕駛輔助係統(ADAS)等重要係統在任何汽車狀況下都可以正常運行,一款設計良好的電源必不可少。
圖1是一款ADAS係統的範例,它配備了廣泛使用的平板顯示器(FPD)鏈路III數字視頻接口。解串器通過同軸電纜輸電與控製信號,而串行器通過同一根電纜發回視頻信號。係統有四個顯著的電源模塊:解串器電源、解串器側提供的攝像頭電源、串行器電源和攝像頭圖像傳感器電源。

圖1:百萬像素攝像頭係統模塊框圖
百萬像素攝像頭係統的最大挑戰在於同軸電纜的潛在壓降問題。為避免因壓降產生的信號完整性問題,需在傳輸PoC前將解串器電壓至少增至9V。一旦將電力輸送至串行器側,就必須將電壓調回串行器和圖像傳感器所需工作電壓。
我們把這些模塊圖分解開來看。從串行器側開始,尺寸是一大主要考量因素(還有噪聲和電源抑製比[PSRR]),我推薦使用LM53600-Q1降壓穩壓器,以及用於串行器電源和圖像傳感器電源的LP5912-Q1低壓差線性穩壓器(LDO)。LM53600-Q1具有3.55V - 36V的寬輸入電壓域、高達42V的瞬態電壓、23µA靜態電流(IQ)和3mm × 3mm封裝尺寸。另外推薦您使用LP5912-Q1,其在1 kHz頻率下的電源抑製比高達75dB、輸出噪聲為12µVRMS、靜態電流為30µA、封裝尺寸為2mm × 2mm。由(you)於(yu)電(dian)源(yuan)紋(wen)波(bo)和(he)噪(zao)聲(sheng)會(hui)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)圖(tu)像(xiang)質(zhi)量(liang),因(yin)此(ci)高(gao)電(dian)源(yuan)抑(yi)製(zhi)比(bi)和(he)低(di)輸(shu)出(chu)噪(zao)聲(sheng)對(dui)攝(she)像(xiang)頭(tou)應(ying)用(yong)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。兩(liang)個(ge)裝(zhuang)置(zhi)的(de)運(yun)行(xing)都(dou)隻(zhi)需(xu)很(hen)少(shao)的(de)外(wai)部(bu)組(zu)件(jian),由(you)此(ci)實(shi)現(xian)了(le)總(zong)體(ti)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)尺(chi)寸(cun)的(de)小(xiao)型(xing)化(hua)。
在解串器側,解串器電源模塊與串行器電源模塊相似。我同樣建議使用LM53600-Q1和LP5912-Q1來減少材料清單(BOM)成cheng本ben。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia,不bu一yi定ding要yao從cong尺chi寸cun著zhe手shou來lai節jie約yue成cheng本ben,您nin可ke以yi使shi用yong其qi他ta解jie決jue方fang案an。然ran而er,這zhe些xie解jie決jue方fang案an可ke能neng會hui要yao求qiu使shi用yong更geng多duo外wai部bu組zu件jian,這zhe樣yang便bian增zeng加jia了le整zheng體ti設she計ji成cheng本ben。為wei避bi免mian使shi用yong額e外wai的de組zu件jian,您nin可ke以yi訪fang問wenTI.com.cn查看其他可能適合您設計的解決方案。
最後,攝像頭電源模塊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並搭配信號路徑。根據DS90UB91x數據表第8.5節的說明,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清潔,才能避免信噪比(SNR)惡化。幸運的是,PoC濾波器(用於確保串行器和解串器50Ω阻抗匹配)中包含了電感器,它能夠幫助阻擋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,我建議采用1.2MHz開關頻率的TPS61093-Q1進行增壓調節。如圖2所示,PoC濾波器中安裝了典型值約為100µH的電感器後,輸出波紋衰減約-57dB,或相當於升壓轉換器發出的原波紋電壓的0.2%。

圖2:PoC電感器產生的波紋衰減
百(bai)萬(wan)像(xiang)素(su)攝(she)像(xiang)頭(tou)已(yi)成(cheng)為(wei)汽(qi)車(che)行(xing)業(ye)不(bu)可(ke)或(huo)缺(que)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)之(zhi)一(yi)。隨(sui)著(zhe)汽(qi)車(che)使(shi)用(yong)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)以(yi)實(shi)現(xian)安(an)全(quan)和(he)舒(shu)適(shi)性(xing)能(neng)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi),使(shi)用(yong)設(she)計(ji)精(jing)良(liang)的(de)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)同(tong)軸(zhou)電(dian)力(li)傳(chuan)輸(shu)能(neng)夠(gou)節(jie)約(yue)成(cheng)本(ben)和(he)空(kong)間(jian)。
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