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(zhi)3V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
baiwanxiangsushexiangtouyichengweiqichexingyebukehuoquedechuanganqizhiyi。suizheqicheshiyongyuelaiyueduoyishixiananquanheshushixingnengdechuanganqi,shiyongshejijingliangdexitongjinxingtongzhoudianlichuanshunenggoujieyuechengbenhekongjian。
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