【经验】360度以太网环视系统的LDO选型及设计注意事项
随着汽车电子的不断发展,人们对汽车的安全性,操作的便捷性等要求不断提高,大大的推动了汽车ADAS,汽车无人驾驶等领域的飞速发展,譬如属于ADDS范畴的360度环视Camera就在很多中高端车型中都有配备。之前360环视都用CVBS、LVDS摄像头,随着车载以太网(Ethernet)的发展,现在各大汽车设备方案商以及车厂都在进行这个领域的开发,其中以太网360度环视就是一个开发焦点。
360度环视在汽车驾驶的安全性方面起到了非常重要的作用。为此,作为开发者,我们对设计中的物料选型就需要高规格高安全的要求。譬如电源设计的稳定性等,就是我们硬件设计要考虑的主要问题。
笔者在Ethernet Camera 360环视系统硬件设计中,在Camera端以及图像拼接处理的SOC端,使用几颗NISSHINBO日清纺(原理光微电子)的DC-DC,LDO车规级电源IC。下面着重分享下Nisshinbo日清纺LDO RP170N在360度以太网环视系统1.8V电源中的应用(摄像头和SOC端均有使用)。
首先,我们来看看Ethernet 360环视硬件架构。下图是硬件框图中,我们可以看到在Camera端和SOC/FPGA端有1.8V的电源需求(笔者统计1.8V电流需求都在250mA以下)。
图1:Ethernet 360环视硬件架构
其次,我们谈谈Ethernet 360环视对电源选择的要求(暂举例LDO在欧美&合资项目中需求)。
1)通过AEC-Q100认证,保证产品的可靠性和稳定性;
2)虽然LDO属于二级电源,但是最大输入电压高优先,最大程度保证LDO工作的安全性;
3)要求工作温度-40°C to 105°C,带温度保护功能,确保在各种恶劣条件下工作正常;
4) 要求待机电流小;
5)要求输出电源精度高,纹波抑制大,温漂小,保证输出稳定性好。
那么,选择Nisshinbo LDO RP170N的理由是什么,我们来看看它有什么特性和优势。
• 已通过AEC-Q100 2级认证标准
• 最大输入电压范围:2.6V至10.0V (12V)
• 工作温度范围:-40℃至105℃
• 电源电压:典型值23μA
• 待机电流:典型值0.1μA
• 输出电压精度:±1.0%
• 短路电流限制:典型值40mA
• 线性调整率:典型值0.02%/V
• 纹波抑制:典型值70dB (f=1kHz)
• 输出电压的温度漂移系数:典型值±80ppm/℃
• 两种封装形式:SOT-23-5 和SOT- 89-5
• 输出电压范围:1.2V至6.0V
• 热关断保护:165℃
• 建议使用1.0μF或更大的陶瓷电容器
从以上RP170N的规格来看,可以看出,完全满足我们对选型的要求,是非常棒的一颗IC。同时,笔者也对比了Nisshinbo LDO RP170N与相同电流输出300mA和价位的TLV7XX。
• 已通过AEC-Q100 2级认证标准(与RP170N相同)
• 最大输入电压范围:2.0V至5.5V(比RP170N范围窄)
• 工作温度范围:-40℃至105℃(与RP170N相同)
• 待机电流:典型值0.12μA(比RP170N高)
• 纹波抑制:典型值68dB(f=1kHz)(比RP170N略差)
• 输出电压精度:±2.0%(比RP170N差)
• 输出电压的温度漂移系数:典型值±86ppm/℃(略高于RP170N)
• 热关断保护:165℃(与RP170N相同)
从以上参数对比,我们可以发现,RP170N LDO有一定的优势。
最后,我们谈谈RP170N的设计问题:
1)如下是RP170N在Camera端和SOC端的设计线路。
图2:基于RP170N的Camera端和SOC端设计电路
2)设计注意事项:
a.上图中输入和输出电容在Layout的时候,需要尽量靠近RP170N pin;
b.为了保证LDO外部因素对其本身的影响,最好在输出端增加一颗肖特基二极管。这是一个故障预防电路:当系统电流激增导致电压输出引脚和接地端短路时,电谐振电路的输出电容(C17)和短路电感会产生一个负电压,则可能损坏设备或负载设备。因此,需在电压输出引脚和接地端之间连接一个肖特基二极管,以防止设备被损坏;
c.顺便提示一下,在选择车载LDO时,我们选择类似RP170N这种自身带温度保护的LDO相当关键。笔者之前在做后装汽车市场车载设备的时候,因为选择没有带温度保护LDO,出现过LDO温度过高烧毁的问题;
d.同时,LDO的精度和温漂也非常重要。我们需要考虑汽车工作的恶劣环境,类似PR170输出电压精度±1.0%和漂移系数±86 ppm/°C的这两个参数要特别注意,这两个参数好是我们产品设计质量的有力保证。
RP170N在我们的车载以太网360环视系统设计中,经过各种严苛的高低温和温湿度循环测试,结果都是PASS,品质值得信赖。同时,Nisshinbo在汽车领域,还有很多高精高耐压LDO和一些高效率快速响应的降压DC/DC转换芯片,譬如如下通过AEC Q100认证的器件,都是非常好的选择。
作者:Bati
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关于日清纺Nisshinbo
原新日本无线(NJR)株式会社和原理光微电子(原RICOH)株式会社已于2022年1月合并,并以⽇清纺微电⼦(Nisshinbo)株式会社的名义运营。日清纺(Nisshinbo)整合两家公司的优势,完善 "连接一切 "的技术,并努力作为一个模拟解决方案的供应商进一步成长和发展,为实现超智能社会做出贡献。
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R1524H050B-T1-AE
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LDO Regulator
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