[经验] 低压差线性稳压器如何满足汽车摄像头模块的功率要求

maylove 2016-3-29 14:15 楼主

后视摄像头正在成为车辆的基本安全特性；事实上，美国国家公路交通安全管理

局 (NHTSA) 宣布，2018年5月之后生产的全部汽车必须具有后视技术。所以在这篇博文中，我将讨论一下使用低压降稳压器 (LDO) 来处理后视摄像头的功率限制。图1显示的是高性能LDO的共同特性。

图1：LP5907和LP5907-Q1特性

如果你正在为汽车摄像头设计一个电源，你主要考虑的问题就是洁净电压稳压和经优化的总体系统尺寸和成本。这些要求都可以使用TIDA-00535参考设计中所示的LDO来实现；TIDA-00535提供摄像头模块一侧的电源管理解决方案的指导原则、测试数据和设计文件。图2显示的是TIDA-00535的一个概念方框图。

图2：TIDA-00535方框图

洁净电压稳压意味着低纹波和稳定的电压调节，这两点对于摄像头模块内的互补金属氧化物半导体 (CMOS) 图像传感器都很关键。CMOS图像传感器对于标称输入电压电平的变化十分敏感。电压纹波和电压下冲与过冲瞬变都会干扰到传感器内部的有源放大器和光检测器元件的功能性，从而影响到CMOS图像传感器捕捉入射光强度的能力，这意味着图像质量将会受到影响，在图像上出现斑点或黑线。借助于高电源纹波抑制 (PSRR)、低噪声和出色的瞬变响应特性，LDO能够最大限度地降低来自开关稳压器的纹波电压，或者是长PCB迹线内的耦合干扰。

图像传感器需要多变的电压轨。一个电压轨通常在2.8V与3.3V之间，而其它电压轨通常需要介于1.2V与1.8V之间的更低电压。低压电压轨对于电源纹波更加敏感；因此高PSRR LDO更受青睐。如图3所示，LP5907-Q1提供高纹波抑制。

图3：LP5907-Q1频率与PSRR图形比较

TIDA-00535使用LM43602-Q1，一个开关模式稳压器来从同轴电缆供电的电源中生成3.3V电压。这个3.3V电压进一步被2个LP5907-Q1 LDO稳压，以生成1.5V和1.8V电压轨。LM43602-Q1以500KHz的频率开关，由于500KHz时大约45dB的PSRR，LDO输出上的输出纹波几乎不存在。图4显示的是极端情况下LP5907-Q1的纹波抑制能力，此时LP5907-Q1输入电压在3MHz的频率下有一个50mVp-p 的纹波。

图4：输入电压纹波与LP5907经稳压输出间的比较

摄像头不应影响到汽车的内饰设计；换句话说，它们应该十分小巧，并且或多或少地被隐藏起来。由于摄像头模块具有尺寸限制，一个常见的做法就是用一根同轴电缆或差分对在引擎控制单元 (ECU) 与摄像头模块之间传输电力和数据，从而最大限度地减少摄像头模块位置上所需要的电缆和组件数量。由于它们只需要几个补偿组件，LDO有助于达到总体解决方案尺寸和系统成本要求。例如，LP5907-Q1只需要一个小型输入和输出陶瓷电容器即可实现稳定性，而开关稳压器则需要电容器、电感器和电阻器才能达到稳定性要求，这就增加了总体BOM成本和系统尺寸。对于那些需要满足汽车等级委员会标准 (AEC-Q100) 的汽车级器件，LP5907-Q1采用小外形尺寸晶体管 (SOT-23) 封装 (2.90mm x 1.60mm)，除此之外，对于非AEC-Q100等级应用，LP5907-Q1采用更小的芯片尺寸球栅阵列 (DSBGA) 封装，大小只有0.675mm x 0.675mm（最大值），以及小外形尺寸无引线 (X2SON) 封装，大小为1.00mm x 1.00mm（标称值）。

效率也许是另外一个系统顾虑。这个系统将每次只运行数秒钟，大多数时间，它将被ECU一侧的中继器断电，基于这些原因，用其低噪声和高PSRR性能来保证LDO的效率。

总的说来，在以一个经优化的BOM成本来保持小总体解决方案尺寸的同时，通过提供一个高PSRR和低噪声输出，LDO能够极大地提升汽车摄像头电源管理的性能。

要开始设计，请仔细查看针对汽车CMOS图像器和数据串化器的电源管理解决方案参考设计，其中提供针对摄像头模块电源部分的详细设计指南、电路原理图、Gerber文件和物料清单。