據(jù)貝哲斯咨詢(xún)的數(shù)據(jù)，2022年全球汽車(chē)毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到492.35億人民幣，預(yù)測(cè)至2028年，全球汽車(chē)毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)達(dá)到2858.93億元，預(yù)測(cè)期間內(nèi)將達(dá)到33.78%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率。毫米波雷達(dá)的創(chuàng)新技術(shù)突破和應(yīng)用將會(huì)讓未來(lái)汽車(chē)變得更加智能化，衛(wèi)星架構(gòu)雷達(dá)將會(huì)伴隨著域控架構(gòu)的發(fā)展而逐漸普及。而在汽車(chē)智能化的同時(shí)不可忽視的另一個(gè)基礎(chǔ)要素是安全，這對(duì)于基礎(chǔ)電源類(lèi)器件提出了更高集成度、更高冗余和更高功能安全的要求。

圍繞著汽車(chē)更加智能化和安全化兩大趨勢(shì)，TI在CES2024上發(fā)布了全新衛(wèi)星架構(gòu)單片毫米波雷達(dá)“AWR2544”、接觸器驅(qū)動(dòng)器“DRV3946-Q1”和爆管驅(qū)動(dòng)器“DRV3901-Q1”。

為衛(wèi)星雷達(dá)架構(gòu)做好準(zhǔn)備

為了實(shí)現(xiàn)更高等級(jí)自動(dòng)駕駛，汽車(chē)制造商開(kāi)始不斷優(yōu)化汽車(chē)架構(gòu)，譬如雷達(dá)等傳感器的數(shù)量也不斷增多，四個(gè)角雷達(dá)+一個(gè)前向激光雷達(dá)開(kāi)始成為一種流行的方案。而這么多的數(shù)據(jù)需要一種更高效的處理方式。隨著汽車(chē)計(jì)算架構(gòu)發(fā)展和雷達(dá)數(shù)量增加，為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)更高效的數(shù)據(jù)傳輸和計(jì)算效能，一種名為衛(wèi)星架構(gòu)雷達(dá)也開(kāi)始出現(xiàn)。

?傳統(tǒng)雷達(dá)架構(gòu)：雷達(dá)直接連接到ADAS ECU

?衛(wèi)星雷達(dá)架構(gòu)：雷達(dá)連接至中央ECU

在傳統(tǒng)架構(gòu)中，為了加速整個(gè)鏈路的效能，減少ADAS ECU的計(jì)算負(fù)擔(dān)，雷達(dá)模塊上需要進(jìn)行更多的計(jì)算，將計(jì)算之后的數(shù)據(jù)再傳輸?shù)紸DAS ECU中進(jìn)行融合。而在衛(wèi)星架構(gòu)中，雷達(dá)模塊中不需要再進(jìn)行高階的計(jì)算工作，只需要進(jìn)行一些基本的感知數(shù)據(jù)預(yù)處理，然后就可以通過(guò)高速鏈路傳輸至中央ECU，由中央ECU中進(jìn)行多傳感數(shù)據(jù)處理、計(jì)算和融合，然后由ADAS來(lái)進(jìn)行決策即可。

采用衛(wèi)星架構(gòu)之后的益處頗多，一是提高了雷達(dá)部署的靈活性，降低了角雷達(dá)的發(fā)熱量和成本等；二是提高了各個(gè)雷達(dá)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，可以融合構(gòu)建雷達(dá)維度的環(huán)視模型，還可以進(jìn)一步與其他傳感器數(shù)據(jù)相結(jié)合，從而大大提高了ADAS系統(tǒng)判斷的準(zhǔn)確性。

據(jù)德州儀器資深現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師Chris Meng介紹，衛(wèi)星雷達(dá)架構(gòu)是一個(gè)新概念，它源于自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展中汽車(chē)制造商的架構(gòu)優(yōu)化。雖然這一概念目前尚處于初期階段，但它無(wú)疑標(biāo)志著汽車(chē)?yán)走_(dá)架構(gòu)未來(lái)的發(fā)展方向。汽車(chē)制造商正積極研究如何將衛(wèi)星雷達(dá)有效集成，并探索相應(yīng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。此外，衛(wèi)星雷達(dá)的采用與模組成本密切相關(guān)。采用衛(wèi)星雷達(dá)意味著雷達(dá)的數(shù)量將增加，雖然這會(huì)降低單個(gè)雷達(dá)的靈活性，但從性能角度來(lái)看，衛(wèi)星雷達(dá)架構(gòu)將提供更優(yōu)越的性能。

雖然衛(wèi)星雷達(dá)架構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)前的大部分傳統(tǒng)雷達(dá)傳感器芯片并沒(méi)有對(duì)衛(wèi)星雷達(dá)架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。為了適應(yīng)自動(dòng)駕駛不斷發(fā)展的技術(shù)趨勢(shì)，德州儀器專(zhuān)門(mén)針對(duì)衛(wèi)星雷達(dá)架構(gòu)，設(shè)計(jì)了一款先進(jìn)的單芯片雷達(dá)傳感器，也就是在此次CES 2024上發(fā)布的“AWR2544”。

據(jù)悉，AWR2544是TI推出的第二代自發(fā)自收毫米波傳感器，采用了創(chuàng)新的波導(dǎo)接口封裝技術(shù)，即LOP（Launch-on-Package）。LOP技術(shù)使得傳感器模塊尺寸縮小30%，并顯著提高射頻性能，使檢測(cè)距離能夠擴(kuò)展到200米以上。AWR2544不僅增加了天線(xiàn)的收發(fā)數(shù)，提高了天線(xiàn)精度，還通過(guò)天線(xiàn)和傳感器的融合以及增強(qiáng)的ADAS決策功能，實(shí)現(xiàn)了更高級(jí)別的自動(dòng)化。此外，該芯片集成了專(zhuān)門(mén)硬件加速器，能夠在芯片上完成雷達(dá)信號(hào)的必要處理（如一維FFT處理等），并將處理結(jié)果輸出到中央處理器，從而減輕中央處理器的負(fù)擔(dān)。

值得一提的是，TI設(shè)計(jì)的AWR2544芯片天線(xiàn)位于芯片的另一面，進(jìn)一步減小了體積，因?yàn)樘炀€(xiàn)不占用PCB板的面積。這種設(shè)計(jì)的核心來(lái)自而LOP技術(shù)，與傳統(tǒng)使用PCB板天線(xiàn)的設(shè)計(jì)不同，它允許封裝上的射頻信號(hào)直接傳輸?shù)讲▽?dǎo)天線(xiàn)，省去了PCB板上的過(guò)渡層。這不僅降低了損耗，還通過(guò)3D波導(dǎo)芯片實(shí)現(xiàn)了更大的視場(chǎng)角（FOV）和更高的增益。

Chris Meng強(qiáng)調(diào)，TI采用LOP技術(shù)，考慮到波導(dǎo)天線(xiàn)設(shè)計(jì)提高了天線(xiàn)的信噪比和在同樣的角度分辨率下的最大判斷距離。此外，LOP技術(shù)還降低了成本，因?yàn)樗试S使用普通材料制作高頻天線(xiàn)，減少了用戶(hù)PCB板的制造成本。使用LOP后，無(wú)需微孔，進(jìn)一步節(jié)省PCB成本。利用LOP技術(shù)，天線(xiàn)和螺絲可固定在板上，使得FOV和增益固定，但為用戶(hù)提供更高的靈活性。例如，使用相同的PCB板，僅通過(guò)替換波導(dǎo)天線(xiàn)，就可以實(shí)現(xiàn)不同的天線(xiàn)FOV和增益。

驅(qū)動(dòng)器升級(jí)，為汽車(chē)帶來(lái)更高安全性

隨著汽車(chē)市場(chǎng)對(duì)安全性和效率要求的提升，現(xiàn)有的高壓電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成系統(tǒng)面臨挑戰(zhàn)。尤其是在電池管理系統(tǒng)（BMS）方面，客戶(hù)要求達(dá)到ASIL-D的最高安全標(biāo)準(zhǔn)。但目前，高壓開(kāi)關(guān)的多芯片方案復(fù)雜且效率低下。

針對(duì)這一問(wèn)題，德州儀器此次在CES 2024上帶來(lái)的兩款新型集成驅(qū)動(dòng)芯片，旨在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)功能安全同時(shí)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，還能夠帶來(lái)智能的診斷功能和更節(jié)能高效的體驗(yàn)。全新驅(qū)動(dòng)器分別是集成式的接觸器驅(qū)動(dòng)器（Contactor Driver）——“DRV3946-Q1”和集成式爆管驅(qū)動(dòng)器（Pyrofuse Driver）——“DRV3901-Q1”。

【DRV3946-Q1】

DRV3946-Q1是一款集成的接觸系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器，主要用于Contactor（接觸器）驅(qū)動(dòng)。它具備三大優(yōu)勢(shì)：首先該驅(qū)動(dòng)器具備的峰值電流能夠快速吸合繼電器，通過(guò)瞬間吸合提升系統(tǒng)安全性；此外它還配備了保持電流控制器，可以在系統(tǒng)吸合后通過(guò)較小的電流維持吸合狀態(tài)，這一方面減少了芯片自身的發(fā)熱，降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜性；另一方面有效節(jié)省系統(tǒng)功耗，從而減少了對(duì)整體電池功率的消耗。第三，DRV3946-Q1還具備廣泛的應(yīng)用性，除了螺旋管類(lèi)型的電流控制外，該方案還可用于驅(qū)動(dòng)各種不同類(lèi)型的繼電器和開(kāi)關(guān)。

【DRV3901-Q1】

在混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV）和電動(dòng)汽車(chē)（EV）中，主電路通常會(huì)裝配保險(xiǎn)絲，以應(yīng)對(duì)過(guò)流和熔斷情況。由于高壓對(duì)器件的破壞性非常大，一旦發(fā)生短路，不僅對(duì)器件造成嚴(yán)重?fù)p害，還可能影響人身安全。因此，及時(shí)檢測(cè)故障并迅速切斷電源至關(guān)重要，以避免對(duì)人員和車(chē)輛造成進(jìn)一步的破壞。在功能安全要求較高的情況下，通常會(huì)選擇使用主動(dòng)保險(xiǎn)絲。這種保險(xiǎn)絲的主動(dòng)性更強(qiáng)，反應(yīng)時(shí)間更短，能夠迅速達(dá)到功能安全的目標(biāo)，有效保護(hù)我們的安全。

DRV3901-Q1就是這樣一款創(chuàng)新的Pyrofuse Driver，其主要特點(diǎn)在于通過(guò)單芯片方案驅(qū)動(dòng)封閉式電路，顯著降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性。這與市場(chǎng)上常見(jiàn)的兩種Pyrofuse驅(qū)動(dòng)方案——復(fù)雜的離散芯片方案和舊式解決方案相比，DRV3901-Q1不僅系統(tǒng)復(fù)雜性更低，而且效率更高。它不僅簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，還通過(guò)集成診斷功能提高了設(shè)計(jì)的可靠性。此外，DRV3901-Q1具備溫度和電流信號(hào)輸入，增強(qiáng)了斷開(kāi)信號(hào)的智能性和可靠性，同時(shí)也支持SPI編程，允許用戶(hù)通過(guò)軟件設(shè)置電流和時(shí)間曲線(xiàn)，以適應(yīng)不同類(lèi)型的Pyrofuse，從而大幅提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性。這些特點(diǎn)使DRV3901-Q1成為一種高效、可靠且靈活的Pyrofuse驅(qū)動(dòng)解決方案，優(yōu)化了設(shè)計(jì)過(guò)程并提升了系統(tǒng)性能。

據(jù)德州儀器系統(tǒng)工程師Bing Zhou介紹，相比于傳統(tǒng)的熔斷保險(xiǎn)絲，DRV3901-Q1相當(dāng)于一種主動(dòng)觸發(fā)的“爆管”驅(qū)動(dòng)器。它的工作原理是在檢測(cè)到系統(tǒng)過(guò)流或信號(hào)過(guò)弱等不可接受的情況時(shí)，會(huì)激活Pyrofuse Driver。隨后，Pyrofuse Driver發(fā)出信號(hào)，觸發(fā)爆炸管。這個(gè)爆炸足以擊穿內(nèi)部的鋼管，從而實(shí)現(xiàn)斷電的目標(biāo)，但不會(huì)破壞芯片的阻燃材質(zhì)外殼。一旦觸發(fā)爆炸，系統(tǒng)就不可修復(fù)，需要返廠維修。這意味著該系統(tǒng)僅在特殊情況下觸發(fā)，一般不用于常規(guī)操作。

DRV3901-Q1是單通道的器件，而TI也正在規(guī)劃雙通道的DRV3902，旨在進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性和安全性：如果其中一個(gè)通道發(fā)生故障，另一個(gè)通道可以作為冗余來(lái)驅(qū)動(dòng)Pyrofuse。

【全新的驅(qū)動(dòng)器系列：DRV39XX】

DRV3901-Q1和DRV3946-Q1是TI推出的全新DRV39XX系列驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品，相對(duì)于上一代DRV89系列多路半橋設(shè)計(jì)，DRV39系列集成了更多的診斷功能和功能安全特性。這些驅(qū)動(dòng)器可以通過(guò)SPI接口調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流和時(shí)間，因此被稱(chēng)為可編程驅(qū)動(dòng)器。內(nèi)部集成的診斷功能能夠檢測(cè)外部Contactor的開(kāi)路、短路和粘連情況，這使得驅(qū)動(dòng)器更加智能化。而驅(qū)動(dòng)器的功能安全性來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：一是能夠診斷外部負(fù)載及自身狀態(tài)；二是其開(kāi)發(fā)過(guò)程遵循功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262，確保器件級(jí)開(kāi)發(fā)流程的安全認(rèn)證。

對(duì)于市場(chǎng)上其他同類(lèi)產(chǎn)品，德州儀器現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)應(yīng)用經(jīng)理Alpha Han指出，當(dāng)前市場(chǎng)上的類(lèi)似方案通常采用離散電路實(shí)現(xiàn)，這導(dǎo)致了更高的復(fù)雜性和能耗。DRV3901-Q1和DRV3946-Q1的出現(xiàn)，代表了市場(chǎng)上此類(lèi)產(chǎn)品的重要進(jìn)步，提供了更高效、智能化的解決方案。在需要快速響應(yīng)和高功能安全性的汽車(chē)應(yīng)用中，DRV3901-Q1和DRV3946-Q1變得越發(fā)重要。

結(jié)語(yǔ)

近幾年的CES被大家稱(chēng)為“車(chē)展”，各種汽車(chē)應(yīng)用推陳出新，蓬勃發(fā)展。而CES2024上，除了AIGC這一新的熱點(diǎn)外，汽車(chē)仍是最受各方關(guān)注的重點(diǎn)。產(chǎn)業(yè)上下游各方都紛紛展示了自己在汽車(chē)領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)和解決方案。而TI此次在CES 2024上發(fā)布的全新衛(wèi)星架構(gòu)單片毫米波雷達(dá)“AWR2544”、接觸器驅(qū)動(dòng)器“DRV3946-Q1”和爆管驅(qū)動(dòng)器“DRV3901-Q1”，標(biāo)志著其在汽車(chē)感知和驅(qū)動(dòng)方面的最新技術(shù)成就，將會(huì)推動(dòng)未來(lái)智能電動(dòng)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)更智能和安全的駕乘體驗(yàn)。