Maxim设计方案 | 使ADAS高分辨率远程摄像机更小、更灵活

作者：

- Bryan Dick, Maxim Integrated汽车产品事业部高级应用工程师

- Chintan Parikh, Maxim Integrated汽车产品事业部执行业务经理

- Nazzareno (Reno) Rossetti, Maxim Integrated模拟及电源管理技术专家 

现代化汽车中的高分辨率远程摄像机(图1)要求功率越来越大的同时能够适合更小空间。所以摄像机中的电源管理器件就必须小巧而高效，最大程度减少发热，否则会造成摄像机内部温度快速上升，潜在影响其可靠性。电源管理集成电路(PMIC)能够有效减小尺寸，但往往会降低灵活性。本设计方案回顾普通方案的缺点，并提出一种高度集成方案，该方案具有高效率，可减小PCB空间，同时保证设计灵活性，非常容易重用。

图1. 辅助泊车

图2所示为高级远程摄像机系统。该远程摄像机通过同轴电缆由8V电源供电。然后该POC (同轴电缆供电)电压轨被降压为三路电压轨，为成像器和串行器供电。

图2. 远程摄像机电源 

图3所示的典型方案采用3片IC和大量无源元件实现图2所示的电源功能，最终的PCB尺寸为大约69mm²。

图3. 普通方案的PCB尺寸(68.7mm²)

图4所示为高度集成方案，其中的3个电压轨(AVDD、I/O、CORE)均来自于单片PMIC。 

图4. 灵活的PMIC架构

以上架构可以通过MAX20049来实现，该器件为灵活的微型、双通道、500mA降压转换器，带有两个LDO。扩频和2.2MHz开关频率有利于降低EMI，满足CISPR低噪声规范。独立式LDO3具有优异的PSRR，高达90dB @ 1kHz。PMIC集成4个调节器，采用小尺寸3mm x 3mm侧面可润湿SW) TQFN-16封装。

得益于高时钟频率，外部元件非常小。再结合小尺寸TDFN-12封装，PCB尺寸仅为大约38mm²，如图5所示。面积比图3所示的传统方案小45%。

图5. 使用MAX20049可获得较小PCB尺寸(37.8mm²)

图6所示的效率曲线在以下条件下测得：

BUCK1 = 3.8V

I/O = 1.8V，I_BUCK2 100mA至600mA

AVDD = 3.3V，I_LDO3 = 50mA

CORE = 1.2V，I_LDO4 = 100mA

在这三个条件下，满载时的系统效率(3个电压轨的输出功率除以输入功率)为优异的73%，而竞争产品仅为67%。

图6. 较高效率有助于降低发热

四个调节器中的三个(BUCK1、BUCK2、LDO3)几乎是独立的，其输入和输出完全可访问。这就使PMIC的架构具有极大灵活性，支持采用不同图像传感器的多种配置。第四个调节器(LDO4)在内部连接到BUCK2，以节省引脚，将这个方案集成到尽可能小的封装中。

图7. 高灵活性PMIC支持不同的图像传感器

PMIC经过封装集成电路的应力试验认证，完全符合AEC-Q100标准要求。IC具有故障保护，用于防止异常条件。如果任意buck输出短路，相应的转换器将进行逐周期限流。如果将LDO级联，相应的LDO输出跟随buck输出。IC提供对全部四路输出电压轨的电压监测。检测到过压或欠压时，电源就绪指示将变为高阻态。

IC具有内部软启动定时器。参考图4，BUCK1转换器首先启动，缓变率为3.3V/ms。LDO3随BUCK1同时启动，软启动时间为500μs。BUCK1达到调节电压后，BUCK2软启动，缓变率为3.3V/ms。BUCK2达到调节电压后，LDO4开始软启动。IC提供对全部四路电压轨的过压和欠压监测。检测到过压或欠压时，电源就绪变指示为高阻态。

高分辨率远程摄像机在现代化汽车中的应用发展迅速，要求在功率越来越大的同时能够适合更小空间。这就为灵活性、电子设备微型化和散热带来了挑战。我们回顾了当前可用方案的缺点，并介绍了MAX20049高度集成PMIC，该器件在减小PCB面积的同时增强效率，并保证设计灵活性，不同的图像传感器很容易重用。

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