同轴供电之汽车应用设计指南

随着汽车制造商使用更多的摄像机和传感器来实现汽车安全要求，同轴供电（PoC）为寻求降低车身重量的汽车设计师们提供了一个紧凑型解决方案。然而，世上没有十全十美的东西，该方案在通过同一电缆输送电力和前后通道信号时可能会出现问题。另外，系统供电所用的汽车电池在冷启动运行时会产生低至3V的宽电压偏移，并在钳位负载突降或其他瞬态条件下达到42V。为了确保诸如高级驾驶辅助系统（ADAS）等重要系统在任何汽车状况下都可以正常运行，一款设计良好的供电系统是必不可少的。

图1所示为配备流行的平板显示器（FPD）链路III数字视频接口的ADAS系统范例。解串器通过同轴电缆发送电力与控制信号，而串行器也通过该电缆发回视频信号。系统有四个显著的电源模块：解串器电源、解串器侧发出的摄像机电源、串行器电源和摄像机影像传感器电源。

图1：百万像素摄像机系统方块图

百万像素摄像机系统的最大挑战就是同轴电缆潜在的压降。为了确保压降不会带来信号完整性问题，需在传输PoC前将解串器电压增至至少9V。一旦将电力输送至串行器侧后，必须将电压调回串行器和影像传感器所用工作电压。

让我们把这些方块图分解开来看。从串行器侧开始，尺寸是主要的考量（还有噪声和电源抑制比［PSRR］），我推荐使用LM53600-Q1降压转换器，以及用于串行器电源和影像传感器电源的LP5912-Q1低压差稳压器（LDO）。LM53600-Q1具有3.55V - 36V宽输入电压范围、高达42V的瞬态电压、23µA静态电流（IQ）和3mm × 3mm封装尺寸。另外还推荐使用LP5912-Q1，其在1 kHz频率下的电源抑制比高达73dB、输出噪声为12µVRMS、静态电流为30µA、封装尺寸为2mm × 2mm。由于电源纹波和噪声会直接影响图像质量，因此，高电源抑制比和低输出噪声对摄像机应用至关重要。由于两个装置的运行都只需很少的外部组件，因此，实现了总体解决方案尺寸的小型化。

在解串器侧，解串器的电源模块与串行器的电源模块相似。另外，为了节约材料清单（BOM）成本，建议使用LM53600-Q1和LP5912-Q1。在本例中，不一定要从尺寸着手来节约成本，因此，您可以使用其他解决方案。然而，这些解决方案可能会要求更多的外部组件，提升整体设计成本。为了避免使用额外的组件，您可以访问TI.com查看其他合适您设计的可能解决方案。

最后，摄像机电源模块负责通过同轴电缆将电力从解串器输送至串行器。从这一模块发出的电力必须增压至9V并搭配信号路径。根据DS90UB91x数据表第8.5部分来看，差分输出电压|VOD| （DOUT+ 和 DOUT-）仅在269mV和412mV之间。这意味着该模块的输出必须足够空闲，以避免影响信噪比（SNR）。

幸运的是，用于确保串行器和解串器匹配50Ω阻抗的PoC过滤装置所包含的电感器能够帮助挡住来自升压转换器的高频纹波。开关频率越高，衰减越大。针对本应用，我推荐1.2MHz开关频率的TPS61093-Q1用于增压调节。如图2所示，PoC过滤装置中安装了约100µH典型值的电感器后，输出波纹衰减约-57dB，或相当于升压转换器发出的原波纹电压的0.2%。

图2：PoC电感器波纹衰减

百万像素摄像机是众多在汽车行业不可或缺的传感器之一。随着汽车使用越来越多的传感器实现安全和舒适性能，使用设计良好的系统进行同轴电力传输能够节约成本和空间。

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审核编辑：金巧