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

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)?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/數(shù)字?jǐn)z像頭">數(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。

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。

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）。

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：300mA

· 開關(guān)頻率典型值高達(dá)2.25MHz

· 2x2mm TSOT23-5

· TPS62242-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

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：

a.10 位有效載荷，高達(dá) 100MHz 

b.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

a.10 位有效載荷，高達(dá) 100MHz

b.12 位有效載荷，高達(dá) 100MHz

· 5.00mm × 5.00mm WQFN

· 能夠驅(qū)動(dòng)長達(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

a. 多達(dá) 4 條數(shù)據(jù)通道，每通道速率為 832Mbps

b. 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

· 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

· 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