【導(dǎo)讀】前置攝像頭是高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 的重要組件，尤其是鑒于現(xiàn)在的新車(chē)碰撞測(cè)試要求將自動(dòng)緊急制動(dòng)和正面防撞作為汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)功能。前置攝像頭有助于實(shí)現(xiàn)其他 ADAS 功能，例如自適應(yīng)巡航控制、行人檢測(cè)、車(chē)道保持輔助和交通標(biāo)志識(shí)別。
前置攝像頭是高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 的重要組件，尤其是鑒于現(xiàn)在的新車(chē)碰撞測(cè)試要求將自動(dòng)緊急制動(dòng)和正面防撞作為汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)功能。前置攝像頭有助于實(shí)現(xiàn)其他 ADAS 功能，例如自適應(yīng)巡航控制、行人檢測(cè)、車(chē)道保持輔助和交通標(biāo)志識(shí)別。
圖 1 中的示例演示了如何使用攝像頭進(jìn)行物體檢測(cè)以啟用 ADAS 功能。
圖 1：使用攝像頭進(jìn)行實(shí)時(shí)處理
為了執(zhí)行視覺(jué)預(yù)處理、深度和運(yùn)動(dòng)加速或 AI 網(wǎng)絡(luò)處理等處理任務(wù)以支持 ADAS 功能，系統(tǒng)中的片上系統(tǒng) (SoC) 需要高效的電源。在設(shè)計(jì) ADAS 前置攝像頭時(shí)，面臨以下四大電源挑戰(zhàn)。
挑戰(zhàn)一：小尺寸解決方案
由于前置攝像頭位于擋風(fēng)玻璃上，因而對(duì)其尺寸有嚴(yán)格的要求。攝像頭模塊可以包括一個(gè)或兩個(gè)攝像頭：一個(gè)用于提供更寬的視野或更高的分辨率，另一個(gè)用于觀察更遠(yuǎn)的距離。
雖然市場(chǎng)上大多數(shù)應(yīng)用中使用的是單攝像頭模塊，但雙攝像頭模塊正越來(lái)越流行，以便更好地觀察車(chē)輛周?chē)h(huán)境并實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的自主性。高分辨率和更高幀速率的攝像頭模塊也是發(fā)展趨勢(shì)。在攝像頭性能提高的同時(shí)，攝像頭模塊本身的尺寸也在不斷縮小，典型尺寸為 18mm x 18mm。
遠(yuǎn)程攝像頭模塊使用串行器/解串器 (SerDes) 鏈路將數(shù)據(jù)從攝像頭模塊發(fā)送到電子控制單元 (ECU)。前置攝像頭模塊與前置攝像頭 ECU 并置，使用攝像頭串行接口 (CSI)-2 能夠?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到 ECU 電路板。前置攝像頭中的攝像頭模塊輸入電源電壓可低至 5V，而同軸電纜供電的遠(yuǎn)程攝像頭模塊通常為 9V。前置攝像頭模塊子板上的多通道電源管理 IC (PMIC) 采用低壓輸入，能夠?yàn)槌上駜x以及攝像頭模塊上的所有其他處理任務(wù)供電。在通過(guò) CSI-2 將數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)?ECU 之前，可以先使用板載微控制器 (MCU) 完成處理。攝像頭模塊上的 MCU 可以執(zhí)行像素級(jí)圖像信號(hào)處理，或者由獨(dú)立芯片進(jìn)行此處理。其中，遠(yuǎn)程攝像頭模塊中常見(jiàn)的 SerDes 芯片組無(wú)需供電軌。具有適當(dāng)數(shù)量電源軌的低壓 PMIC 可以為攝像頭模塊上的圖像傳感器和其他外設(shè)供電，有助于實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)所需的小空間。
圖 2 顯示了前置攝像頭的系統(tǒng)方框圖。該系統(tǒng)通常位于擋風(fēng)玻璃后面靠近后視鏡的位置，包括執(zhí)行處理的前置攝像頭ECU 和容納圖像傳感器的攝像頭模塊。
圖 2：前置攝像頭系統(tǒng)方框圖
前置攝像頭應(yīng)用中使用的視覺(jué)處理器具有被稱為視覺(jué)處理加速器的專用硬件加速器，以及能夠用于檢測(cè)邊緣物體的深度和運(yùn)動(dòng)感知加速器。此外，這些處理器可能具有人工智能 (AI) 功能，并配有專用的矩陣乘法加速器來(lái)幫助進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。考慮到如此大的處理量，PMIC 必須能夠在不增加解決方案尺寸的情況下滿足處理器的當(dāng)前要求。
PMIC 應(yīng)具有出色的瞬態(tài)響應(yīng)以滿足 AI 處理器的負(fù)載瞬態(tài)要求，并采用較小的輸出電容來(lái)保持小巧的解決方案尺寸。集成降壓穩(wěn)壓器、低壓差穩(wěn)壓器、負(fù)載開(kāi)關(guān)、電壓監(jiān)測(cè)器、序列發(fā)生器、看門(mén)狗計(jì)時(shí)器、錯(cuò)誤信令模塊和附加通用輸入/輸出有助于減小解決方案的尺寸。特別是與具有多個(gè)分立式元件并會(huì)增加整體尺寸和成本的解決方案相比，尺寸大幅減小。
該應(yīng)用中常用的電源樹(shù)架構(gòu)將構(gòu)建兩級(jí)電源轉(zhuǎn)換，有助于保持總效率并能夠?qū)⒔M件溫度保持在可接受的范圍內(nèi)。在這種電源樹(shù)架構(gòu)中，前級(jí)直流/直流轉(zhuǎn)換器將 12V 電池電壓降壓至多通道 PMIC 的調(diào)節(jié)中間電壓（例如，5V 或 9V）。前級(jí)直流/直流轉(zhuǎn)換器應(yīng)選用寬輸入電壓降壓轉(zhuǎn)換器，能夠支持 12V 電池電壓驟降至 3V 以及浪涌至高達(dá) 36V 的瞬態(tài)電壓。
挑戰(zhàn)二：功能安全
由于自動(dòng)緊急制動(dòng)和自適應(yīng)巡航控制涉及前置攝像頭，因此功能安全尤為重要。前置攝像頭系統(tǒng)通常具有汽車(chē)安全完整性等級(jí) (ASIL) B 要求。這意味著處理器的 PMIC 電源必須能夠滿足 ASIL B 要求，從而幫助實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)級(jí)功能安全要求。
以下是 ASIL B PMIC 應(yīng)該具備的一些功能：
PMIC 電源軌的電壓監(jiān)測(cè)器
用于檢測(cè)系統(tǒng)其他電源軌的附加監(jiān)測(cè)器
帶隙冗余
用于檢測(cè)軟件故障的看門(mén)狗計(jì)時(shí)器
用于檢測(cè)硬件故障的錯(cuò)誤信令監(jiān)測(cè)器
挑戰(zhàn)三：低成本
由于乘用車(chē)和輕型商用車(chē)中大量采用前置攝像頭，因此降低攝像頭系統(tǒng)的成本至關(guān)重要。預(yù)計(jì)到 2028 年，前置攝像頭系統(tǒng)的銷(xiāo)量將超過(guò) 7000 萬(wàn)臺(tái)，是車(chē)輛中常見(jiàn)的 ADAS 應(yīng)用。
高產(chǎn)量會(huì)給一級(jí)供應(yīng)商帶來(lái)成本壓力，進(jìn)而為半導(dǎo)體供應(yīng)商帶來(lái)壓力。通過(guò)減少物料清單數(shù)量、選擇集成組件、選擇合適的技術(shù)節(jié)點(diǎn)以及保持較低的器件成本，可以降低整體系統(tǒng)的成本。PMIC 尺寸小巧，集成了多個(gè)電源元件，有助于實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)勢(shì)并能夠優(yōu)化成本。
挑戰(zhàn)四：熱性能
由于前置攝像頭位于車(chē)輛擋風(fēng)玻璃上，因此在正常工作條件時(shí)前置攝像頭會(huì)暴露在高溫下。熱量會(huì)造成熱噪聲并導(dǎo)致圖像質(zhì)量不佳，在弱光條件下更是如此。前置攝像頭需要較小的印刷電路板面積，加上攝像頭模塊中的攝像頭會(huì)發(fā)熱，這進(jìn)一步增加了該應(yīng)用的散熱挑戰(zhàn)。為了適應(yīng)各種工作條件，系統(tǒng)的熱性能優(yōu)化至關(guān)重要。PMIC 良好的熱性能有助于使電路板保持在低溫狀態(tài)。
結(jié)語(yǔ)
在 ADAS 前置攝像頭上添加 PMIC 可以緩解本文所述的四大挑戰(zhàn)，并提高前置攝像頭系統(tǒng)的功效和熱效率。根據(jù)具體的系統(tǒng)要求，德州儀器 (TI) AM62A-Q1 或 TDA4AL-Q1 處理器系列能助力簡(jiǎn)化您前置攝像頭的設(shè)計(jì)流程。
其他資源
查看 TPS6594-Q1 和 TPS6593-Q1 產(chǎn)品頁(yè)面。
詳細(xì)了解 LMQ644A2-Q1 適用于汽車(chē) ADAS 應(yīng)用的六相降壓穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)。
（來(lái)源：德州儀器）
免責(zé)聲明：本文為轉(zhuǎn)載文章，轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息，版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
推薦閱讀：
優(yōu)化電池供電系統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換效率
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)如何善用AI驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化創(chuàng)新？
克薩重磅發(fā)布高性能超輕薄、帶有四個(gè)分布式CAN模塊的緊湊型嵌入式通訊卡
榮耀加冕！榮湃半導(dǎo)體榮獲VDE頒發(fā)“最具競(jìng)爭(zhēng)力合作伙伴獎(jiǎng)”
