車載攝像頭是自動(dòng)駕駛的眼睛，是自動(dòng)駕駛領(lǐng)域ADAS系統(tǒng)的核心設(shè)備。在車載雷達(dá)不能完全實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知與物體識別時(shí)，車載攝像頭過鏡頭和圖像傳感器實(shí)現(xiàn)圖像信息的采集功能彌補(bǔ)這一部分功能。

一個(gè)車載攝像頭，硬件上包括光學(xué)鏡頭、圖像傳感器、圖像信號處理器 ISP、串行器、連接器等器件。隨著攝像頭像素的大幅提升，不光光是對芯片的算力提出了更高的要求，還對電源的功率、熱管理提出了更高的要求。同時(shí)，分辨率、動(dòng)態(tài)范圍、幀速率的提升，電源架構(gòu)也需要做出改變。

目前，車載攝像頭模組電源設(shè)計(jì)上大致分為三種方案：完全離散、完全集成以及部分集成。

完全離散的設(shè)計(jì)方案

首先來看完全離散的電源設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)攝像頭模塊電源部分需要先確定功率預(yù)算。一般來說，攝像頭模塊的電流要求通常由系統(tǒng)中包含的傳感器和串行器/解串器決定。另外，在某些情況下，來自ECU的PoC電壓是固定的，因此了解所選的PoC電纜是否足以為功率目標(biāo)提供所需的電流也非常重要。

上圖示例為TI采用MIPI CSI-2 視頻接口、FPD-Link III 和 POC的模塊設(shè)計(jì)，該攝像頭使用同軸電源連接器，由中央ECU供電，而且通過同一條同軸電纜，該攝像頭可以將視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚砥?，并通過處理器的I2C反向通道進(jìn)行初始化。在離散的設(shè)計(jì)中一個(gè)同軸電纜連接器就滿足了數(shù)字視頻、供電、控制以及診斷的需要。

完全離散的設(shè)計(jì)在布局靈活性上非常高，布局的靈活使得這種架構(gòu)可以設(shè)計(jì)出空間非常緊湊的方案。雖然這可能需要更多的設(shè)計(jì)時(shí)間來挑選每個(gè)不同的IC，但在靈活性上是這幾種方案里最高的。

完全集成的設(shè)計(jì)方案

全集成的方案很好理解，即采用專用電源管理IC（PMIC）為成像器和外部電路生成所有電源軌。作為管理電子設(shè)備電能供應(yīng)的關(guān)鍵器件，PMIC可以集成多個(gè)功能從而更有效地利用空間并管理系統(tǒng)電源，PMIC雖然不起眼但卻是模擬芯片最大的細(xì)分市場之一。

PMIC的高度可拓展性和可編程性意味著可簡化包含多個(gè)高清攝像頭模塊的電源設(shè)計(jì)，以縮短開發(fā)周期、降低BOM成本。PMIC提供電源和電壓監(jiān)控，通過同軸電纜傳輸數(shù)據(jù)和電力，經(jīng)高速串行接口將遠(yuǎn)程汽車攝像頭模塊連接到顯示器或機(jī)器視覺處理系統(tǒng)。除了尺寸、效率之外，可擴(kuò)展性是汽車攝像頭模塊電源設(shè)計(jì)中很關(guān)鍵的因素。有著可擴(kuò)展性/可重用性的PMIC在縮短開發(fā)時(shí)間并節(jié)省開發(fā)成本上優(yōu)勢明顯。

車規(guī)級PMIC能最大限度地提高每瓦性能，低功率損耗，同時(shí)提高計(jì)算密集型平臺如SoC、FPGA和應(yīng)用處理器的系統(tǒng)效率。但這種完全集成的方案由于引腳都是固定的，布局的靈活性會(huì)有所降低，可能會(huì)導(dǎo)致方案面積增大。不過目前車規(guī)級PMIC廠商都在不影響器件性能的前提下盡可能減小了尺寸。

部分集成的設(shè)計(jì)方案

與完全集成的PMIC相比，部分集成通過單通道與多通道電源的混合使用簡化了部分設(shè)計(jì)。在保證一定布局靈活性的同時(shí)讓設(shè)計(jì)更容易拓展。例如，采用源極開關(guān)的部分集成方案可減少引腳數(shù)，因?yàn)檩敵鲆_還用于檢流，通過將引腳合并減少了IC成本及對PCB空間的占用。

雖然具備一定的可拓展性，但是部分集成設(shè)計(jì)的拓展性不像PMIC那么自由，畢竟大多數(shù)IC具有不同的電壓變化和兼容的器件占用面積。

在針對汽車攝像頭應(yīng)用設(shè)計(jì)電源時(shí)，不管選擇哪種設(shè)計(jì)方案，我們都需要將設(shè)計(jì)的尺寸最小化，以滿足汽車攝像頭模塊外殼的小尺寸要求。對于開關(guān)頻率也要盡可能避免較低的選擇，最好是經(jīng)過車規(guī)認(rèn)證＞2MHz的高頻。如果有需要額外保護(hù)的設(shè)備，可以加上有寬輸入的電壓穩(wěn)壓器。

攝像頭模塊電源架構(gòu)對比



從市場來看，完全集成的高性能車規(guī)級PMIC是車載攝像頭模組電源最青睞的選擇。車規(guī)級PMIC，目前國產(chǎn)替代率不高，自動(dòng)駕駛場景對它的需求又非常大，價(jià)格非常堅(jiān)挺。有無車規(guī)級PMIC產(chǎn)品，可以說是區(qū)分PMIC廠商能力的分水嶺。

國外的PMIC大廠自不必說，TI、英飛凌、ADI、ST、NXP、onsemi、Renesas、Microchip、Rohm等都在不斷推出符合車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的小尺寸、低EMI和高功率密度的PMIC。小尺寸這一方向幾乎成了各家廠商比拼的重點(diǎn)，如Rohm在今年推出的車規(guī)級PMIC在僅僅3.5mm×3.5mm的封裝中內(nèi)置了車載攝像頭所需的4個(gè)電源系統(tǒng)，這在業(yè)內(nèi)也是超小的尺寸了。

國內(nèi)玩家也有不少，大多在布局車規(guī)級PMIC階段，比如思瑞浦、圣邦微、必易微、南芯等國產(chǎn)廠商在車用PMIC供應(yīng)能力建設(shè)方面持續(xù)投入了多年。車規(guī)級PMIC的品類較多，應(yīng)用場景也有所不同，國產(chǎn)車規(guī)PMIC要想在汽車供應(yīng)鏈中占據(jù)一席之地，不僅要選擇一條合適的PMIC發(fā)展路線，還要加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，推出穩(wěn)定的產(chǎn)品。

小結(jié)

具有集成電壓監(jiān)控器的可編程電源管理集成電路PMIC可以從汽車非功能安全應(yīng)用擴(kuò)展到功能安全應(yīng)用，并無須重新設(shè)計(jì)電源，這種完全集成的方案在車用攝像頭設(shè)計(jì)上備受青睞。通常汽車攝像頭模塊電源電路設(shè)計(jì)要在縮短開發(fā)時(shí)間和配置更小的攝像頭模塊間取得平衡，除了尺寸、熱性能、電磁兼容性問題和電源抑制比性能之外，也不能忘了可擴(kuò)展性。