現(xiàn)代化汽車中的高分辨率遠程攝像機(圖1)要求功率越來越大的同時能夠適合更小空間。所以攝像機中的電源管理器件就必須小巧而高效，最大程度減少發(fā)熱，否則會造成攝像機內(nèi)部溫度快速上升，潛在影響其可靠性。電源管理集成電路(PMIC)能夠有效減小尺寸，但往往會降低靈活性。本設(shè)計方案回顧普通方案的缺點，并提出一種高度集成方案，該方案具有高效率，可減小PCB空間，同時保證設(shè)計靈活性，非常容易重用。
圖1.輔助泊車
遠程攝像機電源
圖2所示為高級遠程攝像機系統(tǒng)。該遠程攝像機通過同軸電纜由8V電源供電。然后該POC(同軸電纜供電)電壓軌被降壓為三路電壓軌，為成像器和串行器供電。
圖2.遠程攝像機電源
普通方案尺寸
圖3所示的典型方案采用3片IC和大量無源元件實現(xiàn)圖2所示的電源功能，最終的PCB尺寸為大約69mm2。
圖3.普通方案的PCB尺寸(68.7mm2)
高度集成方案
圖4所示為高度集成方案，其中的3個電壓軌(AVDD、I/O、CORE)均來自于單片PMIC。
圖4.靈活的PMIC架構(gòu)
以上架構(gòu)可以通過MAX20049來實現(xiàn)，該器件為靈活的微型、雙通道、500mA降壓轉(zhuǎn)換器，帶有兩個LDO。擴頻和2.2MHz開關(guān)頻率有利于降低EMI，滿足CISPR低噪聲規(guī)范。獨立式LDO3具有優(yōu)異的PSRR，高達90dB@1kHz。PMIC集成4個調(diào)節(jié)器，采用小尺寸3mm x 3mm側(cè)面可潤濕SW) TQFN-16封裝。
得益于高時鐘頻率，外部元件非常小。再結(jié)合小尺寸TDFN-12封裝，PCB尺寸僅為大約38mm2，如圖5所示。面積比圖3所示的傳統(tǒng)方案小45%。
圖5.使用MAX20049可獲得較小PCB尺寸(37.8mm2)
更高效率
圖6所示的效率曲線在以下條件下測得：
BUCK1 = 3.8V
I/O = 1.8V，IBUCK2 100mA至600mA
AVDD = 3.3V，ILDO3 = 50mA
CORE = 1.2V，ILDO4 = 100mA
在這三個條件下，滿載時的系統(tǒng)效率(3個電壓軌的輸出功率除以輸入功率)為優(yōu)異的73%，而競爭產(chǎn)品僅為67%。
圖6.較高效率有助于降低發(fā)熱
高靈活性
四個調(diào)節(jié)器中的三個(BUCK1、BUCK2、LDO3)幾乎是獨立的，其輸入和輸出完全可訪問。這就使PMIC的架構(gòu)具有極大靈活性，支持采用不同圖像傳感器的多種配置。第四個調(diào)節(jié)器(LDO4)在內(nèi)部連接到BUCK2，以節(jié)省引腳，將這個方案集成到盡可能小的封裝中。
圖7.高靈活性PMIC支持不同的圖像傳感器
高安全性和可靠性
PMIC經(jīng)過封裝集成電路的應(yīng)力試驗認證，完全符合AEC-Q100標準要求。IC具有故障保護，用于防止異常條件。如果任意buck輸出短路，相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器將進行逐周期限流。如果將LDO級聯(lián)，相應(yīng)的LDO輸出跟隨buck輸出。IC提供對全部四路輸出電壓軌的電壓監(jiān)測。檢測到過壓或欠壓時，電源就緒指示將變?yōu)楦咦钁B(tài)。
軟啟動、排序和監(jiān)測
IC具有內(nèi)部軟啟動定時器。參考圖4，BUCK1轉(zhuǎn)換器首先啟動，緩變率為3.3V/ms。LDO3隨BUCK1同時啟動，軟啟動時間為500μs。BUCK1達到調(diào)節(jié)電壓后，BUCK2軟啟動，緩變率為3.3V/ms。BUCK2達到調(diào)節(jié)電壓后，LDO4開始軟啟動。IC提供對全部四路電壓軌的過壓和欠壓監(jiān)測。檢測到過壓或欠壓時，電源就緒變指示為高阻態(tài)。
總結(jié)
高分辨率遠程攝像機在現(xiàn)代化汽車中的應(yīng)用發(fā)展迅速，要求在功率越來越大的同時能夠適合更小空間。這就為靈活性、電子設(shè)備微型化和散熱帶來了挑戰(zhàn)。我們回顧了當前可用方案的缺點，并介紹了MAX20049高度集成PMIC，該器件在減小PCB面積的同時增強效率，并保證設(shè)計靈活性，不同的圖像傳感器很容易重用。
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