近年來，隨著汽車事故預防措施和自動駕駛技術的發(fā)展，對支持高等級安全要求(ASIL)的高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的需求也與日俱增。自動駕駛是指由搭載于汽車中的單元代替駕駛員執(zhí)行人類駕駛汽車的四個要素(通過耳朵和眼睛進行“認知”，通過大腦進行“預測”和“判斷”，通過方向盤和油門進行“操作”)的駕駛。要想實現(xiàn)安全的自動駕駛，需要準確的感應和及時的顯示和控制。因此，硬件中攝像頭和傳感器的使用數(shù)量呈增加趨勢，并且為了能夠準確地告知情況，對信息娛樂系統(tǒng)也提出了多功能化要求。

在這種情況下，用于實現(xiàn)安全功能的單元還需要監(jiān)控內(nèi)部運行狀態(tài)，并注意因單元故障而導致的功能喪失情況。這也需要電子電路來監(jiān)控每個單元內(nèi)部的運行狀態(tài)，這將使電子電路變得更復雜，使單元和系統(tǒng)設計需要投入的時間變得更長。

本文即將詳細介紹的智能駕駛系統(tǒng)電源樹結構。該電源樹的前端供電整體有整車電源電池進行?？紤]到智駕系統(tǒng)對電源的巨大消耗，通常情況下，該供電電源是采用的高壓大電池供電模式。當然，在某些特殊情況下，也可以切換為小電池供電(比如對下電一定時間內(nèi)啟動的哨兵模式，或者新能源車在行駛后期激活的長續(xù)航模式)。另外，對于電源喚醒來說，也有不同的喚醒方式(ACC檔直接通過IG ON上電打火，CAN網(wǎng)絡喚醒報文注入，亦或者其他考慮需要對單獨啟動芯片喚醒工作的機制)。

市場所需的參考設計

隨著車載單元數(shù)量的增加以及必須通過電子電路實現(xiàn)的功能的增加，ADAS/信息娛樂系統(tǒng)外圍單元的電子電路需要進行以下復雜的設計：

? 隨著攝像頭和傳感器數(shù)量的增加，需要安裝的電子元器件數(shù)量也在增加，需要供給的電源軌也變得越來越 復雜，因此需要在成本、尺寸和特性方面進行優(yōu)化組合。

? 由于不能犧牲續(xù)航里程，因此就需要高效率的電源系統(tǒng)。

? 由于除了功能設計之外還存在其他設計元素(例如 CISPR25 Class5 的噪聲標準)，因此不僅需要設計產(chǎn)品 本身，還需要設計整個車載單元。

? 要改進單元和系統(tǒng)的安全功能，就需要能夠監(jiān)控電源軌、檢測電子電路故(找元器件現(xiàn)貨上唯樣商城)障并將相應信息傳輸給 CPU 的 功能。

為了滿足此類市場需求，ROHM 開發(fā)了滿足單元設計所需設計元素的參考設計，并開始公開設計數(shù)據(jù)。

整個上電管理流程涉及的初始DCDC降壓轉化，一般是對12V電池供電根據(jù)需求轉化為較低電壓，如5V、3.3V等電壓值供不同的芯片進行使用。比如TDA4要求3.3V供電，其他芯片需要5V電壓供電，那么只需要在接上PMIC電源管理模塊初始變壓后，便可以直接通過電壓分配控制對智駕系統(tǒng)主體運算芯片進行供電。當然也有一些芯片(如加解串器1.0V-1.8V、CAN收發(fā)器5V、以太網(wǎng)Switch1.0V-3.3V等)是需要在初始降壓配置后根據(jù)自身需求進行二次變壓處理Post DCDC。此外，由于智駕系統(tǒng)啟動和數(shù)據(jù)處理之間會有相互的依賴關系。通常情況是根據(jù)其處理數(shù)據(jù)源的不同，會考慮將中央運算芯片SOC/MCU作為對其余芯片的控制使能端。比如，SOC如果用于對視覺感知輸入源的數(shù)據(jù)處理，那么就需要在SOC與加解串器以及與直連的攝像頭直接供電的Power Switch之間設置控制連接線(如IIC線)作為使能線調(diào)節(jié)。此外，如果MCU作為毫米波雷達的數(shù)據(jù)處理終端(做軌跡規(guī)劃)，其控制著對毫米波雷達數(shù)據(jù)的輸入和處理的中心任務，相應的Can收發(fā)器的使能和電源控制可由智駕域控的MCU進行直接控制也可以直接接入車輛常電。

整個電源樹設計過程中，需要進行包含電壓反向設計Reverse Voltage、喚醒響應設計WakeUp、穩(wěn)壓設計/變壓設計(DCDC、LDO、PMIC)、電源交換機設計Power Switch等。如下羅列了幾種典型的芯片選型及相應的特征參數(shù)說明。

1)LDO(MPQ20051)：低壓差線性穩(wěn)壓器，可提供高達1A的電流和140mV的電壓。當輸入電壓為2.5V到5.5V時，其相應的調(diào)整輸出電壓范圍從0.8V到5V。內(nèi)部 PMOS 傳輸元件允許130uA 的低接地電流，使MPQ20051適用于電池供電設備。其他功能包括低功耗關斷、短路和熱保護。

2)DCDC(MAX20074ATBA/V+)：表示降壓開關穩(wěn)壓器 IC。最低的汽車同步降壓控制器，在輕負載時僅使用3.5μA 的靜態(tài)電流。

3)DCDC(MPQ2166)：是一款內(nèi)部補償、雙路、PWM、同步、降壓穩(wěn)壓器，可在 2.7V 至 6V 輸入電壓下工作，并產(chǎn)生低至 0.6V 的輸出電壓。MPQ2166 可配置為 2A/2A 或 3A/1A 輸出電流調(diào)節(jié)器，由于靜態(tài)電流低至 60μA。MPQ2166 具有峰值電流模式控制和內(nèi)部補償，并且能夠進行低壓差配置。兩個通道都可以100%占空比運行，完整的保護功能包括逐周期電流限制和熱關斷。

4)PowerSwitch(MAX20086–MAX20089)：雙路/四路攝像頭電源保護器 IC 為其四個輸出通道中的每一個通道提供高達 600mA 的負載電流。

至于PMIC的芯片這里主要應用了如下幾種，實現(xiàn)不同的電源管理控制。

5)PMIC(PF71)：這是專為高性能 i.MX 8 處理器設計的電源管理集成電路。它具有五個高效降壓轉換器和兩個線性穩(wěn)壓器，用于為處理器、內(nèi)存和其他外圍設備供電。內(nèi)置一次性可編程存儲器存儲關鍵的啟動配置，大大減少了通常用于設置輸出電壓和外部穩(wěn)壓器順序的外部組件。穩(wěn)壓器參數(shù)可在啟動后通過高速 I2C 進行調(diào)整，為不同的系統(tǒng)狀態(tài)提供靈活性。

6)PMIC(TPS6594-Q1)：TPS6594-Q1 作為一種電源管理芯片 IC ，具有 5 個 BUCK 和 4 個 LDO，在行業(yè)內(nèi)特別適用于智駕安全相關汽車應用。器件可提供四個具有3.5A 輸出的靈活多相可配置 BUCK 穩(wěn)壓器單相電流，以及一個額外的 BUCK 穩(wěn)壓器具有2 A輸出電流。每個輸出都單獨受到電池短路、接地短路和過流情況的保護。這些 IC 采用 3V 至 5.5V 電源和 3V 至 15V 相機電源供電，輸入至輸出壓降在300mA 時僅為 110mV(典型值)。

7)Primary DCDC(MAX20098)：汽車類2.2MHz同步降壓控制器 IC，具有3.5μA IQ。該 IC 采用 3.5V 至 42V 的輸入電壓供電，并且可以在壓降條件下以 99% 的占空比運行。這種方式適用于具有中高功率要求且在寬輸入電壓范圍的情況下運行的應用，例如在汽車冷啟動或發(fā)動機停止啟動條件下提供必要的電壓。該IC還提供時間同步信號 SYNC的輸出，使兩個控制器能夠并行運行。FSYNC 輸入可編程性支持三種頻率模式來優(yōu)化性能：強制固定頻率操作、具有超低靜態(tài)電流的跳躍模式以及與外部時鐘的同步。該 IC 用于頻率調(diào)制的可編程擴頻選項時，可以最大限度地減少 EMI 干擾。