● 全離散

● 全集成

● 部分集成

本文重點(diǎn)介紹小外形攝像頭模塊,該模塊不包含任何數(shù)據(jù)處理、可將原始視頻數(shù)據(jù)輸出到獨(dú)立的電子控制單元。這些模塊通常位于環(huán)視、駕駛員監(jiān)控和后視鏡更換系統(tǒng)中,通過用于視頻數(shù)據(jù)輸出的相同的同軸電纜接收預(yù)先調(diào)節(jié)的電源電壓。

攝像頭模塊所需的功率是多少?

設(shè)計(jì)攝像頭模塊功率部分的第一步是對每根軌道的功率預(yù)算進(jìn)行簡單計(jì)算。這一點(diǎn)連同通過PoC提供的電壓,在選擇電源策略時(shí)非常重要。

攝像頭傳感器和外部電路所需的電流消耗,在不同的傳感器和任何額外的外部設(shè)備上可能差別很大。通常,較低的成像器導(dǎo)軌(圖1中為1．2 V和1．8 V)需要的電流最大,而最大的電源電壓(成像儀為2．9 V)所需電流最小。由于2．9 V導(dǎo)軌與成像器的模擬電源有關(guān),而最終,它的性能與圖像質(zhì)量有關(guān)。因此,在選擇電源時(shí)需要仔細(xì)考慮,因?yàn)樵搶?dǎo)軌需要無干擾、噪音最小的電源。隨附的FPD-Link設(shè)備連同任何形式的監(jiān)控器或定序器,也將從這個(gè)功率預(yù)算中提取。

圖 1:計(jì)算每個(gè)導(dǎo)軌的功率預(yù)算

考慮到其出色的噪聲性能,有人可能建議對每個(gè)電源使用低壓差調(diào)節(jié)器(LDO)。然而,在功率預(yù)算有限的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),這是不可行的。此外,電流的增大會使連接器和電纜承受壓力,并增加攝像頭的自熱,這可能會降低性能。

如表1中的示例計(jì)算所示,攝像頭模塊的當(dāng)前要求通常由系統(tǒng)中包含的傳感器和FPD-Link設(shè)備決定。在本示例中,成像器導(dǎo)軌為1．2 V、1．8 V和2．9 V。FPD-Link設(shè)備共享相同的1．8 V導(dǎo)軌。正常工作所需的電流用紅色突出顯示。

表1:電壓為1．2 V、1．8 V和2．9 V的成像器導(dǎo)軌的示例計(jì)算

在本例中,同軸電纜上的PoC電源首先降到3．3 V,然后為攝像頭模塊上系統(tǒng)的其余部分供電。2．9 V傳感器模擬導(dǎo)軌直接連接到LDO輸出,而其他電源連接到降壓(buck)轉(zhuǎn)換器。1．8 V導(dǎo)軌同時(shí)為DS90UB953-Q1和成像器的接口電源供電。由于DS90UB953-Q1串行器消耗的電流明顯大于成像器接口電源,因此提供給成像器的1．8 V電流可以忽略不計(jì)。成像器2．9 V模擬導(dǎo)軌需要63 mA,DS90UB953-Q1串行器1．8 V導(dǎo)軌需要225 mA,成像器數(shù)字1．2V導(dǎo)軌需要388 mA。為了簡化前面數(shù)值的計(jì)算,我們假設(shè)效率為100%,計(jì)算出3．3 V電源需要327 mA才能成功為1．2 V、1．8 V和2．9 V導(dǎo)軌供電。

因?yàn)檩斎牒洼敵鲭妷?、輸出電流要求和總瓦?shù)消耗都是已知的,所以輸入電流可以用以下公式計(jì)算:

(PoC電流)x(所需電流) = 3．3V x 327 mA

對于12 V的PoC電壓,ECU將提供90 mA的電流。

在某些情況下,PoC電壓是通過ECU固定的,因此必須了解所選擇的PoC電纜和網(wǎng)絡(luò)是否足以為功率目標(biāo)提供所需的電流。對于2W攝像頭模塊的要求,固定的5 V電源可提供400 mA的電流,而12 V電源可提供166 mA的電流。

對于較大的PoC電纜長度,應(yīng)選擇較大的PoC電壓,以確保電纜上的IR壓降最低。PoC電流會在布線、鐵氧體磁珠、電感器和任何串聯(lián)電阻上產(chǎn)生壓降,并會減少影響攝像頭模塊穩(wěn)壓器的性能的電壓凈空。在PoC電壓值由設(shè)計(jì)者決定的情況下,電纜規(guī)格通常規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)可以提供的電流量,這將驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)的電壓要求。

汽車攝像頭模塊的三種電源架構(gòu)

表2比較了三種不同電源架構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。

表2:攝像頭模塊電源架構(gòu)比較

電源注意事項(xiàng)

在設(shè)計(jì)汽車應(yīng)用時(shí),有一些考慮因素會限制您的電源設(shè)計(jì)選擇。重要的系統(tǒng)級規(guī)范包括:

● 最大限度地減小解決方案的總尺寸,以滿足汽車攝像頭模塊外殼的小尺寸要求。此類外殼的面積通常約為20 mm×20 mm,通常安裝在M12桶塑料外殼內(nèi)。

● 避免對AM無線電頻段的干擾。所有的開關(guān)電源都需要在540 kHz至1700 kHz的AM無線電頻段之外。

● 避免較低的開關(guān)頻率,因?yàn)樗鼈冃枰^大的電感器。相反,選擇:

● 高頻率切換器(>2 MHz)。

● 獲得汽車電子委員會Q100認(rèn)證的設(shè)備。

● 需要額外保護(hù)的電子器件(如short-to-battery)可以用寬Vin穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)。

印刷電路板限制

圖2中的成像器使用的是移動行業(yè)處理器接口(MIPI)攝像頭串行接口(CSI-2),突出顯示網(wǎng)絡(luò)以顯示連接FPD-Link設(shè)備到成像器的阻抗控制走線。成像器的CSI-2網(wǎng)絡(luò)通過通孔引出并路由到中間層(突出顯示)。

通孔陣列對較小的外形尺寸帶來了一些限制,因?yàn)樗鼈兿拗屏斯β势骷姆胖脜^(qū)域。為了最大限度地減少耦合,特別是在開關(guān)模式電源或信號網(wǎng)周圍,CSI-2網(wǎng)必須適當(dāng)隔開和屏蔽,并且與相鄰層的其他網(wǎng)沒有重疊。

圖2:帶成像器的DS90UB953-Q1示例布局

選擇您的電源架構(gòu)

正確的電源架構(gòu)將根據(jù)您的設(shè)計(jì)需求而有所不同。這些參考設(shè)計(jì)將幫助你看到更詳細(xì)的規(guī)格,并在您準(zhǔn)備開始時(shí),讓您的設(shè)計(jì)更加簡單。

● 全離散:采用MIPI CSI-2視頻接口、FPD-Link III和POC的汽車2-MP攝像頭模塊參考設(shè)計(jì)。

● 全集成:采用MIPI CSI-2接口、PMIC、FPD-Link III和POC的汽車2-MP攝像頭模塊參考設(shè)計(jì)。

● 部分集成,第1部分:采用MIPI CSI-2視頻接口、FPD-Link III和POC的汽車2-MP攝像頭模塊參考設(shè)計(jì),以及第二部分:采用POL PMIC、FPD-Link III、監(jiān)控器和POC的汽車2．6-MP攝像頭模塊參考設(shè)計(jì)。

審核編輯：符乾江