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高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)解決方案系列介紹—數(shù)字?jǐn)z像頭

發(fā)布時(shí)間:2021-06-08 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】近年來,隨著人們對(duì)駕駛安全水平需求的不斷提高,高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)相關(guān)技術(shù)的不斷成熟,伴隨著ADAS市場(chǎng)高速發(fā)展,攝像頭的需求也更加旺盛。其應(yīng)用場(chǎng)景也是非常多的,主要是以下幾個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景:
 
●     倒車后視攝像頭
●     360環(huán)視攝像頭
●     前向攝像頭
●     電子后視鏡或流媒體后視鏡
●     防疲勞駕駛DMS
●     行程記錄儀
 
數(shù)字?jǐn)z像頭,主要有玻璃透鏡、CMOS傳感器、圖像信號(hào)處理器(ISP)、電源管理、串行器、微處理器器等功能單元構(gòu)成,如下圖一所示。但是電池保護(hù)單元一般都是在解串單元那邊。同時(shí)因?yàn)閿?shù)字?jǐn)z像頭體積非常小,選型過程中盡量需要考慮小體積、高效率的器件。
 
高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)解決方案系列介紹—數(shù)字?jǐn)z像頭
圖1-數(shù)字?jǐn)z像頭功能框架圖
 
TI針對(duì)數(shù)字?jǐn)z像頭,有一些完整參考設(shè)計(jì),如TIDA-01003就是汽車用100兆攝像頭模組的參考設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)相關(guān)的原理圖、PCB文件和BOM都是在TI官網(wǎng)公開。也借這個(gè)參考介紹一下數(shù)字?jǐn)z像頭模組主要功能。
 
高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)解決方案系列介紹—數(shù)字?jǐn)z像頭
圖二 – TIDA-01003設(shè)計(jì)實(shí)物圖
 
汽車1MP攝像頭模組參考設(shè)計(jì)利用CMOS成像在FPD_LINK Ⅲ上提供多種未壓縮的視頻格式,支持8位和10位YUV42。FPD_LINK Ⅲ 串化器技術(shù)可以通過同軸電纜傳輸視頻數(shù)據(jù),雙向控制信號(hào)和電源。輸入電壓范圍是4~36V。
 
下圖是此參考設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖,利用加串器DS90UB913A-Q1、寬電壓輸入電壓降壓器LM53600-Q1、低輸入電壓降壓器TPS62261-Q1、LDO LP5907-Q1 和ON的傳感器及圖像信號(hào)處理器(ISP)。
 
高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)解決方案系列介紹—數(shù)字?jǐn)z像頭
圖三 – TIDA-01003設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖
 
從系統(tǒng)功能框圖可以看出,在此應(yīng)用上主要有以下幾大產(chǎn)品部分:
 
1. 寬輸入電壓的降壓器:把PoC傳過來DC電壓降為3.3V,供后級(jí)電源用,在現(xiàn)實(shí)使用,PoC上的電壓有很大差別,從7~24V都可以1)、商用車的24V電池電壓,設(shè)計(jì)中直接利用電池電壓給到PoC;2)、乘用車12V電池電壓系統(tǒng);3)在解串單元那邊就對(duì)電池電壓進(jìn)行穩(wěn)壓,有升有降,如乘用車,有的利用升降壓穩(wěn)在12V,有的也把電壓降到9V等。因?yàn)镮SO7637測(cè)試要求,12V電壓輸入會(huì)要求耐壓36V,24V電壓輸入會(huì)要求耐壓60V。針對(duì)性介紹幾款TI的同步降壓穩(wěn)壓器產(chǎn)品:
 
●     LM53600-Q1:
    ○ 寬運(yùn)行輸入電壓范圍:3.55V 至 36V(瞬態(tài)電壓最高達(dá) 42V)
    ○ 最大電流負(fù)載:650mA (LM53600-Q1),1000mA (LM53601-Q1)
    ○ 提供擴(kuò)展頻譜選項(xiàng)
    ○ 2.1MHz 固定開關(guān)頻率
    ○ 具有可濕性側(cè)面的 10 引腳 3mm x 3mm 小外形尺寸無引線 (SON)
●     TPS560430-Q1(New):
    ○ 輸入電壓范圍:4V 至 36V
    ○ 最大電流負(fù)載:600mA
    ○ 2.1MHz 開關(guān)頻率
    ○ SOT-23-6 封裝2.90mm × 1.60mm
    ○ 集成同步整流,內(nèi)置補(bǔ)償功能,便于使用
●     LMR36006-Q1(New):(這個(gè)是針對(duì)24V乘用車電壓,耐壓要求高達(dá)60V)
    ○ 輸入電壓范圍:4.2V 至 60V
    ○ 最大電流負(fù)載:LMR36006-Q1 (600mA) LMR36015-Q1(1.5A)
    ○ 400KHz,2.1MHz 開關(guān)頻率可選
    ○ 擴(kuò)頻調(diào)頻功能
    ○ 2.00mm x 3.00mm VQFN-HR(12)
    ○ HotRod™ 封裝可以實(shí)現(xiàn)低EMI 和最少的開關(guān)節(jié)點(diǎn)振鈴
●     TPS62172-Q1:(用于前端已經(jīng)帶穩(wěn)壓功能的電路)
    ○ 輸入電壓范圍:3V 至 17V
    ○ 最大電流負(fù)載:500mA
    ○ 開關(guān)頻率典型值高達(dá)2.25MHz
    ○ 2 × 2mm WSON-8 封裝
 
2. 低輸入電壓的降壓器:(主要是供電壓給串化器和ISP)
●     TPS62261-Q1:
    ○ 輸入電壓范圍:2V 至 6V
    ○ 最大電流負(fù)載:600mA
    ○ 開關(guān)頻率典型值高達(dá)2.25MHz
    ○ 2x2mm SON/TSOT23
●     TPS62242-Q1:
    ○ 輸入電壓范圍:2V 至 6V
    ○ 最大電流負(fù)載:300mA
    ○ 開關(guān)頻率典型值高達(dá)2.25MHz
    ○ 2x2mm TSOT23-5
 
3. 低噪聲的LDO:
●     LP5907-Q1:
    ○ 輸入電壓范圍:2.2V 至 5.5V
    ○ 輸出電流:250mA
    ○ 電源抑制比 (PSRR):1kHz 頻率時(shí)為 82Db
    ○ 無需噪聲旁路電容
1.00mm x 1.00mm X2SON封裝
●     TLV702-Q1:
    ○ 輸入電壓范圍:2V 至 5.5V
    ○ 輸出電流:300mA
    ○ 高電源抑制比(PSRR):頻率1kHz 時(shí)為68Db
    ○ 1.50mm × 1.50mm WSON封裝
●     TLV710-Q1:(雙路LDO可以同時(shí)替換LDO和低壓降壓穩(wěn)壓器)
    ○ 輸入電壓范圍:2V 至 5.5V
    ○ 輸出電流:550mA(雙路合計(jì)最大值)
    ○ 高電源抑制比(PSRR):頻率1kHz 時(shí)為70Db
    ○ 1.5mm × 1.5mm SON-6封裝
 
4. 加串器
 
●     DS90UB913A-Q1:
    ○ 25MHz 至 100MHz 輸入像素時(shí)鐘支持 
    ○ 可編程數(shù)據(jù)有效載荷:
    ○ 10 位有效載荷,高達(dá) 100MHz 
    ○ 12 位有效載荷,高達(dá) 75MHz
●     DS90UB933-Q1:(相比參考設(shè)計(jì)的DS90UB913A-Q1,更推薦更高的并行時(shí)鐘的DS90UB933-Q1)
    ○ 支持 37.5MHz 至 100MHz 輸入像素時(shí)鐘
    ○ 可編程數(shù)據(jù)有效載荷
    ○ 10 位有效載荷,高達(dá) 100MHz
    ○ 12 位有效載荷,高達(dá) 100MHz
    ○ 5.00mm × 5.00mm WQFN
    ○ 能夠驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)達(dá) 15m 的同軸或屏蔽雙絞線 (STP) 電 纜
●     DS90UB953-Q1:(MIPI CSI)(對(duì)應(yīng)參考設(shè)計(jì)TIDA-020000)
    ○ 4.16Gbps 級(jí)串行器支持高速傳感器包括全高清1080p 2MP 60fps 和 4MP 30fps 成像器
    ○ 符合 D-PHY v1.2 和 CSI-2 v1.3 標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)接口
    ○ 多達(dá) 4 條數(shù)據(jù)通道,每通道速率為 832Mbps
    ○ 支持多達(dá)四個(gè)虛擬通道 
    ○ 小型 5mm × 5mm VQFN 封裝
    ○ 1.8V 單電源
    ○ 支持單端同軸或屏蔽雙絞線 (STP) 電纜
 
在實(shí)際的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,還要需要ESD防護(hù),電壓穩(wěn)定性監(jiān)控,來保證傳感器、圖像信號(hào)處理器和加串器的穩(wěn)定工作,還會(huì)額外加上ESD保護(hù)器件在差分線和電壓監(jiān)控在3.3V系統(tǒng)上。對(duì)此我們的推薦是TI如下器件:
 
1. ESD 管
 
●     TPD2E001:適用于高速數(shù)據(jù)接口的低電容、2 通道 +/-15kV ESD 保護(hù)陣列
 
2. 電壓監(jiān)測(cè)芯片
 
●     TPS3809-Q1: 具有低電平有效推挽復(fù)位功能的汽車小尺寸3 引腳電壓監(jiān)控器
    ○ 2.90 mm × 1.60 mm SOT-23(3)封裝
    ○ 2.5 V, 3 V, 3.3 V, 5 V電壓監(jiān)控
    ○ 200ms 上電延遲
 
更多參考設(shè)計(jì):
 
1. TIDA-020000:260 萬像素汽車攝像頭模塊參考設(shè)計(jì)采用 POL PMIC、FPD-LINK III、監(jiān)測(cè)器
2. TIDA-020003:采用/不采用 MIPI CSI-2、PMIC、FPD-Link III 視頻接口技術(shù)的汽車類 200 萬像素?cái)z像頭模塊參考設(shè)計(jì)
3. TIDA-050015:針對(duì)解決方案尺寸和低噪聲進(jìn)行了優(yōu)化的汽車 ADAS 攝像頭電源參考設(shè)計(jì)
 
更多資源煩請(qǐng)?jiān)L問TI官網(wǎng)獲取更多信息。
 
參考文獻(xiàn):
 
1. TIDA-01002: 采用 YUV422 輸出、FPD-Link III 和同軸電纜供電技術(shù)的汽車類 100 萬像素?cái)z像頭模塊參考設(shè)計(jì)
2. 低噪聲CMOS攝像頭供電參考
3. 不具有處理功能的攝像頭模塊
 
 
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