【導(dǎo)讀】近年來(lái)，隨著人們對(duì)駕駛、信息、娛樂(lè)、安全等方面需求的提升，車機(jī)的集成化模塊化程度越來(lái)越高。這為車機(jī)系統(tǒng)的研發(fā)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，其中電源的設(shè)計(jì)便首當(dāng)其沖。
汽車車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)，又稱車機(jī)，是基于車身總線系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)而形成的車載綜合信息處理系統(tǒng)。
近年來(lái)，隨著人們對(duì)駕駛、信息、娛樂(lè)、安全等方面需求的提升，車機(jī)的集成化模塊化程度越來(lái)越高。這為車機(jī)系統(tǒng)的研發(fā)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，其中電源的設(shè)計(jì)便首當(dāng)其沖。
上篇中，我們介紹了車機(jī)系統(tǒng)中一級(jí)電源和二級(jí)電源的性能要求，今天我們來(lái)看一看下篇：
攝像頭供電和USB充電的關(guān)鍵性能
01 如何解決環(huán)視攝像頭的供電問(wèn)題
將環(huán)視攝像頭的圖像處理集成到車機(jī)的主處理器是當(dāng)下車機(jī)發(fā)展的新需求。如下圖所示，環(huán)視攝像頭模組一般分布在汽車的四周，通過(guò)長(zhǎng)距離的同軸電纜將數(shù)據(jù)和供電傳輸?shù)轿挥隈{駛室中控的中央處理器。
一般而言攝像頭內(nèi)部的模組供電低于5V，然而當(dāng)考慮到長(zhǎng)距離的線路壓降等原因，有些OEM會(huì)設(shè)定車機(jī)端攝像頭的供電在8V-10V左右。
這樣的供電要求對(duì)汽車電池而言顯得有些尷尬。
因?yàn)楫?dāng)汽車在做“冷車啟動(dòng)”等測(cè)試時(shí)，電池電壓最低可能跌至5V。同時(shí)即使是正常電壓工作范圍也需要支持最低9V。采用簡(jiǎn)單的降壓型DCDC難以很好的滿足這項(xiàng)性能。而采用先降壓再升壓的兩級(jí)電源架構(gòu)，顯得效率低、面積大。
針對(duì)上述特性，MPS公司的MPQ8873產(chǎn)品則顯得優(yōu)勢(shì)明顯
更高效的架構(gòu)
如圖所示，如果采用先降壓再升壓的兩級(jí)電源架構(gòu)，其效率低。更重要的是，對(duì)于BOOST拓?fù)洌词雇ㄟ^(guò)EN關(guān)斷IC，其輸出電壓仍然等于輸入電壓，除非串聯(lián)額外的開(kāi)關(guān)，否則無(wú)法完全關(guān)斷后級(jí)負(fù)載。而采用MPQ8873這類單級(jí)BUCK-BOOST，不僅效率高，布板面積節(jié)省，其使能EN對(duì)于輸出供電完全可控。
更簡(jiǎn)單的布局
MPQ8873具有內(nèi)置4個(gè)MOS的Buck-Boost拓?fù)?，可?dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸出電壓。外圍電路極其簡(jiǎn)單，除必要的濾波電感電容和BST電容外，幾乎沒(méi)有其他元件。
更高的效率
MPQ8873內(nèi)部集成15/35/15/35m? MOS管，在13.5V轉(zhuǎn)11.5V，負(fù)載3A測(cè)試條件下，效率超過(guò)95%。
更好的EMI
分布設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)合理，方便進(jìn)行輸入輸出功率回路的最小環(huán)路設(shè)計(jì)，同時(shí)具有開(kāi)關(guān)頻率展頻功能，進(jìn)一步降低EMI。
02 全能的車機(jī)USB連接端口需要哪些功能
車機(jī)內(nèi)CPU一般會(huì)接受來(lái)自多個(gè)USB的數(shù)據(jù)，其中有位于扶手箱的，也有來(lái)自前面板的，如下圖所示。位于手扶箱內(nèi)的USB充電和數(shù)據(jù)端口，一般在遠(yuǎn)端會(huì)配備USB充電IC和HUB芯片來(lái)集束USB數(shù)據(jù)通信；而位于前面板的USB端口，一般會(huì)將USB充電的功能集成在車機(jī)中。這樣的場(chǎng)合對(duì)USB充電IC提出了新的挑戰(zhàn)。
針對(duì)上述應(yīng)用場(chǎng)合，MPS公司的MPQ4228-C產(chǎn)品具有如下應(yīng)用特征：
更強(qiáng)的通用性
MPQ4228-C可以配置成USB-A或者USB-C。由于支持USB BC1.2 CDP協(xié)議，由MPQ4228-C支持的充電口能夠?qū)崿F(xiàn)在手機(jī)和汽車進(jìn)行USB輸出交互的同時(shí)，提供大約10-15W左右的充電功率。
更細(xì)節(jié)的考量
由于車機(jī)和前面板USB充電端口有一段距離，再加上手機(jī)充電線纜本身也有一段長(zhǎng)度，真正到達(dá)手機(jī)端口的電壓相比于車機(jī)的輸出電壓可能有較大的壓差。MPQ4228-C具有線損補(bǔ)償功能，充電電流越大，MPQ4228的輸出電壓越高。線損補(bǔ)償?shù)男甭士梢酝ㄟ^(guò)外置電阻設(shè)計(jì)，靈活方便。
更安全的防護(hù)
在汽車充電端口的實(shí)際使用中，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)手機(jī)充電線纜的接頭由于隨意放置而誤入點(diǎn)煙器的事故。MPQ4228-C具有VBUS/DM/DP/CC等I/O引腳的短電池保護(hù)功能。這樣的保護(hù)功能可以避免上述事故對(duì)汽車充電IC的損壞。
更好的數(shù)據(jù)信號(hào)鏈傳輸
眼圖是評(píng)估USB2.0信號(hào)完整性的測(cè)試，MPQ4228-C具有極其出色的眼圖性能。
在USB2.0 DMDP數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)MPQ4228-C內(nèi)部數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)的條件下，采用150cm的線纜，也能通過(guò)眼圖的測(cè)試。
更優(yōu)異的EMI性能
MPQ4228-C帶有EMI FSS功能，其評(píng)估板能夠在不加屏蔽罩及共模電感的條件下，通過(guò)國(guó)標(biāo)等級(jí)5的測(cè)試。
更全的USB-IF認(rèn)證
基于MPQ4228-C的評(píng)估板能夠通過(guò)USB-IF的相關(guān)認(rèn)證，尤其，其內(nèi)部獨(dú)有的OCP保護(hù)機(jī)制，能夠使其通過(guò)Apple MFI認(rèn)證中。關(guān)于負(fù)載過(guò)電流瞬態(tài)脈沖的測(cè)試，即當(dāng)輸出發(fā)生短暫過(guò)流條件下，MPQ4228-C能夠維持住VBUS電壓而不至于關(guān)斷保護(hù)。
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