電源管理: 解決角雷達系統的 3 大電源設計挑戰

在過去十年內，雷達傳感技術開始逐步替代傳統的汽車傳感方式。雷達傳感技術具有多項優勢，例如可以進行遠距離檢測，具有更高的分辨率和精度。因此，雷達傳感技術被廣泛應用于駕駛安全功能、自動駕駛和高級駕駛輔助系統。

雷達技術能夠直接測量對向物體的距離和徑向速度，且在陰晴雨雪等各類天氣狀況下均不受干擾，這正好符合了新車碰撞測試 (NCAP) 的要求。隨著汽車雷達市場的不斷擴張，角雷達技術也得到了迅速發展。

角雷達安裝在汽車前后四個角上，能夠感應通過低帶寬網絡（例如控制器局域網靈活數據速率 (CAN-FD)）發送的輸出物體數據，以便雷達直接處理。角雷達可輔助許多應用，包括自動變道和側向來車輔助、盲點檢測、防撞、行人檢測和車距預警。

然而，設計一款可靠的角雷達應用頗具挑戰性，特別是在電源設計，因為雷達傳感器通常需要特定的噪聲和紋波水平、供電能力和散熱來避免影響射頻 (RF) 性能。

目前，角雷達應用中存在著三大電源設計挑戰：

• 電源的尺寸。尺寸越小的電源可以提供更高的功率密度和能效，這樣在設計中能夠增加更多的元件，并帶來額外的靈活性。由于汽車前后四角的空間有限，智能角雷達應用需要更小的電源解決方案尺寸。此外，縮小電源尺寸在保證相同功率的同時，還能降低整體系統成本。

• 雷達傳感器的低紋波和噪聲規格。紋波直接影響了電源的輸出電壓精度和噪聲水平，繼而影響系統整體的射頻性能。雖然可以使用第二級電感器-電容器 (LC) 濾波器或者低噪聲低壓差穩壓器 (LDO) 來抑制噪聲雜散和紋波，但是使用這些元件通常會導致電源尺寸過大、溫度過高，以及整體成本增加。

• 電源的溫度。隨著雷達電源尺寸越來越小，單位面積內產生的熱量會越來越高，而高溫會影響電源的完整性和使用壽命。如果雷達芯片過熱，其運行速度會減慢，嚴重時，甚至可能導致整個系統關機。對于智能角雷達來說，這個問題更為重要。高溫會影響雷達檢測對向物體的距離和徑向速度的能力。

PMIC 如何幫助解決電源設計挑戰

與分立式方案相比，采用電源管理集成電路 (PMIC) 可以通過縮小解決方案尺寸并簡化電源架構來解決實現功率密度的挑戰。集成了時序控制電路的 PMIC 可以幫助監控溫度，并能滿足車輛安全完整性等級的所有等級要求。

其中，一種方法是在雷達單片微波集成電路上使用 3 個低噪聲降壓轉換器和 1 個 5V 升壓轉換器 PMIC。德州儀器 (TI) LP87745-Q1 器件是專為雷達傳感器設計的小尺寸 PMIC。

LP87745-Q1 的直流/直流開關有助于降低整體成本、抑制噪聲雜散、降低紋波幅度，并實現 17.6MHz 的開關頻率 (fsw)。這具有兩大主要優勢：

• 無需在每個電源軌上都放置第二級 LC 濾波器。由于高 fsw大于雷達技術的中頻，因此無需濾波器。

• 高 fsw 產生的紋波幅度更低，噪聲雜散更少，因此更容易控制噪聲水平。

由于無需增設外部 LC 濾波器和 LDO，LP87745-Q1 的熱耗散更低，因此不會影響雷達芯片組的 RF 性能。LP87745-Q1 的溫度水平可以管理電源的熱耗散水平，從而保持了雷達芯片的完整性。

 如圖 1 所示，LP87745-Q1 支持為基于 CAN-FD 開發的雷達芯片組（例如 AWR2944）提供 1 個 5V 的電源軌。

圖 1：LP87745-Q1 為適用于角雷達應用的 AWR2944 雷達芯片供電 

結語

為了提高雷達應用的性能以及維護司乘安全，解決電源設計挑戰至關重要。TI LP87745-Q1 器件可支持 ASIL C 級功能安全系統，無需增設電壓監測器，即可更輕松地滿足系統級的功能安全要求。LP87745-Q1 的新功能可有助于解決角雷達的電源設計挑戰，并能夠用于前置雷達、艙內雷達和級聯雷達的設計。