汽车摄像头模块的三种电源架构分析

　　随着汽车摄像头技术的发展，其分辨率、动态范围和帧速率越来越高，电源架构需要根据具体的用例需求进行调整。在本文中，我将回顾三种可用于为汽车摄像头模块供电的策略：

　　全离散

　　全集成

　　部分集成

　　本文重点介绍小外形摄像头模块，该模块不包含任何数据处理、可将原始视频数据输出到独立的电子控制单元。这些模块通常位于环视、驾驶员监控和后视镜更换系统中，通过用于视频数据输出的相同的同轴电缆接收预先调节的电源电压。

　　摄像头模块所需的功率是多少？

　　设计摄像头模块功率部分的    步是对每根轨道的功率预算进行简单计算。这一点连同通过PoC提供的电压，在选择电源策略时非常重要。

　　摄像头传感器和外部电路所需的电流消耗，在不同的传感器和任何额外的外部设备上可能差别很大。通常，较低的成像器导轨（图1中为1.2 V和1.8 V）需要的电流    ，而    的电源电压（成像仪为2.9 V）所需电流    。由于2.9 V导轨与成像器的模拟电源有关，而    终，它的性能与图像质量有关。因此，在选择电源时需要仔细考虑，因为该导轨需要无干扰、噪音    的电源。随附的FPD-Link设备连同任何形式的监控器或定序器，也将从这个功率预算中提取。

　　考虑到其出色的噪声性能，有人可能建议对每个电源使用低压差调节器（LDO）。然而，在功率预算有限的情况下进行设计时，这是不可行的。此外，电流的增大会使连接器和电缆承受压力，并增加摄像头的自热，这可能会降低性能。

　　如表1中的示例计算所示，摄像头模块的当前要求通常由系统中包含的传感器和FPD-Link设备决定。在本示例中，成像器导轨为1.2 V、1.8 V和2.9 V。FPD-Link设备共享相同的1.8 V导轨。正常工作所需的电流用红色突出显示。

　　在本例中，同轴电缆上的PoC电源首先降到3.3 V，然后为摄像头模块上系统的其余部分供电。2.9 V传感器模拟导轨直接连接到LDO输出，而其他电源连接到降压（buck）转换器。1.8 V导轨同时为DS90UB953-Q1和成像器的接口电源供电。由于DS90UB953-Q1串行器消耗的电流明显大于成像器接口电源，因此提供给成像器的1.8 V电流可以忽略不计。成像器2.9 V模拟导轨需要63 mA，DS90UB953-Q1串行器1.8 V导轨需要225 mA，成像器数字1.2V导轨需要388 mA。为了简化前面数值的计算，我们假设效率为100%，计算出3.3 V电源需要327 mA才能成功为1.2 V、1.8 V和2.9 V导轨供电。

　　因为输入和输出电压、输出电流要求和总瓦数消耗都是已知的，所以输入电流可以用以下公式计算：

　　(PoC电流)x(所需电流) = 3.3V x 327 mA

　　对于12 V的PoC电压，ECU将提供90 mA的电流。

　　在某些情况下，PoC电压是通过ECU固定的，因此必须了解所选择的PoC电缆和网络是否足以为功率目标提供所需的电流。对于2W摄像头模块的要求，固定的5 V电源可提供400 mA的电流，而12 V电源可提供166 mA的电流。

　　对于较大的PoC电缆长度，应选择较大的PoC电压，以确保电缆上的IR压降    。PoC电流会在布线、铁氧体磁珠、电感器和任何串联电阻上产生压降，并会减少影响摄像头模块稳压器的性能的电压净空。在PoC电压值由设计者决定的情况下，电缆规格通常规定了网络可以提供的电流量，这将驱动网络的电压要求。

　　汽车摄像头模块的三种电源架构

　　表2比较了三种不同电源架构的优缺点。

　　电源注意事项

　　在设计汽车应用时，有一些考虑因素会限制您的电源设计选择。重要的系统级规范包括：

　　    限度地减小解决方案的总尺寸，以满足汽车摄像头模块外壳的小尺寸要求。此类外壳的面积通常约为20 mm×20 mm，通常安装在M12桶塑料外壳内。

　　避免对AM无线电频段的干扰。所有的开关电源都需要在540 kHz至1700 kHz的AM无线电频段之外。

　　避免较低的开关频率，因为它们需要较大的电感器。相反，选择：

　　高频率切换器（>2 MHz）。

　　获得汽车电子委员会Q100    的设备。

　　需要额外保护的电子器件（如short-to-battery）可以用宽Vin稳压器设计。

　　印刷电路板限制

　　图2中的成像器使用的是移动行业处理器接口(MIPI)摄像头串行接口(CSI-2)，突出显示网络以显示连接FPD-Link设备到成像器的阻抗控制走线。成像器的CSI-2网络通过通孔引出并路由到中间层（突出显示）。

　　通孔阵列对较小的外形尺寸带来了一些限制，因为它们限制了功率器件的放置区域。为了    限度地减少耦合，特别是在开关模式电源或信号网周围，CSI-2网必须适当隔开和屏蔽，并且与相邻层的其他网没有重叠。

　　选择您的电源架构

　　正确的电源架构将根据您的设计需求而有所不同。这些参考设计将帮助你看到更详细的规格，并在您准备开始时，让您的设计更加简单。

　　全离散：采用MIPI CSI-2视频接口、FPD-Link III和POC的汽车2-MP摄像头模块参考设计。

　　全集成：采用MIPI CSI-2接口、PMIC、FPD-Link III和POC的汽车2-MP摄像头模块参考设计。

　　部分集成，第1部分：采用MIPI CSI-2视频接口、FPD-Link III和POC的汽车2-MP摄像头模块参考设计，以及第二部分：采用POL PMIC、FPD-Link III、监控器和POC的汽车2.6-MP摄像头模块参考设计。