关于自动驾驶系统中前视摄像头的供电模块

自动驾驶技术，作为出行安全和效率提升的有效途径，获得了汽车等相关产业的广泛关注。而随着计算机视觉系统的日益成熟，前视摄像头 (front camera)也日渐成为了自动驾驶系统中经济、有效而又不可或缺的一环。

本文将会对前视摄像头系统的供电模块进行深度解剖，并详细阐述其中 TI 性价比极高的明星产品，为摄像头的设计选型提供便利。

图 1：前视摄像头系统框图

摄像头供电系统，如图 2 所示，一般先从蓄电池取电，经过一级变换后将电压转换为 5V/3.3V 的中间电压。然后经过第二级电压变换，转化为负载需要的电压。一般来说，基于车载摄像头的使用以及安装场景，前视摄像头供电系统一般需要满足以下三个需求：

(1)尽可能小的体积；

(2)较好的热性能；

(3)易于使用且支持后续编程拓展。

下文将会紧扣这三点，从一级 (Pre-regulation) 电源和二级 (POL) 电源两部分对 TI 提供的解决方案以及明星产品做一个详细介绍。

图 2：Front camera 供电系统框图

1. 一级 (Pre-regulation) 电源

乘用车一般配备 12V 蓄电池，而商用车配备更高的 24V 蓄电池。由于汽车起动瞬间会有较高的电压尖峰，为了提高供电的稳定性，与蓄电池直连芯片的输入电压范围通常会预留较大的电压裕量。TI  针对 12/24V 蓄电池推荐的宽输入 Buck 芯片明星产品如下表。

表 1：一级电源 Buck 选型表

以LM7600X-Q1 系列同步降压芯片为例，该系列：

提供 Pin-to-Pin 的不同电流挡位选择，有利于后续的产品升级；

能够实现 PFM 和 PWM 模式无缝切换，提高轻载时的效率 (LM76003-Q1 最高效率达到 95%，如图 3 (a))；并且导通电阻较小，确保高效；

外围电路简单，引脚专为简化 PCB 布局而设计，可提供优异的 EMI (CISPR25) 和热性能，如图 3(b)。

图 3：LM76003-Q1 重要参数图

2. 二级电源 (POL)

2.1 CMOS 传感器供电

CMOS 传感器对噪声非常敏感，尤其是 AVDD 供电纹波噪声会直接影响图像质量，甚至造成图像失真。所以传感器 AVDD 电平一般选用输出噪声噪声极小的 LDO 进行供电。并且供电模块的 EMI 以及热性能都对最后生成的图像质量有影响。TI 根据方案的集成度，提供了三种可靠的CMOS供电方案。

(a) Integrated 集成方案：PMIC 

(TPS65000-Q1/TPS650320-Q1)

以利用 TPS65000-Q1 给某品牌 CMOS 传感器供电为例，TPS65000-Q1 提供两路高精度输出的 LDO 以及一路高效率 Buck，且输入可调，能够使用多品牌不同电源轨的需求。且 buck 频率高达 2.5MHz，有效地减小了电感等无源器件的体积，从而缩小了整体模块的体积。

图 4：集成供电方案

(b) Semi-integrated 半集成方案——LDO+双路 Buck 

半集成方案的好处是可以根据 CMOS sensor 安装位置，优化 PCB 板设计，灵活度高。

图 5：半集成供电方案

该方案性价比最高，且芯片可选种类繁多。TI 汽车中的 LDO 以及双路 Buck 明星产品如下表所示。

表2：CMOS sensor 供电明星产品选型表

(c) Discrete 分立方案——LDO + BUCK*2

分立方案总体价格较低，但由于芯片数量增多，为摄像头模块的小封装布局提供了极大的困难。所以一般不推荐使用。

2.2 Processor + Memory 供电——PMIC

由于前视摄像头处理器中集成了 GPU、Safety MCU、图像信号处理器 ISP 以及以太网接口等模块，因此电源需求较多，且对各路电源要求不一。TI 为多种 processor 定制了 PMIC 供电方案。以处理器中常用的 PMIC 芯片——TPS6594-Q1 为例：

TPS6594-Q1 集成了 5 路 Buck 和 4 路 LDO（其中一路极低噪声的 LDO）；

具有低 EMI 噪声以及良好的热性能，并且外围电路较少、易于使用；

PMIC 剩余输出的 Buck 通道，还可以用来给存储器 (Memory) 供电，能够有效缩小整体解决方案的体积。

TI 为不同的处理器（TDA4/Mobileye Qx/Xilinx/NXP 等）定制的 PMIC 供电方案，如下表所示。

表 3：Processor 供电 PMIC 选型表

结语

TI 能够提供一个非常完整的前视摄像头供电方案，性价比高、电磁干扰低，能够精简模块设计，在满足模块热性能的同时缩小整体解决方案体积，为您的前视摄像头订制完美的解决方案。

原文标题：技术干货 | 自动驾驶之眼——前视摄像头系统供电模块深度解剖

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审核编辑:汤梓红