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自动驾驶汽车设计转向MEMS

星星科技指导员 来源:嵌入式计算设计 作者:Piyush Sevalia 2022-06-17 15:06 次阅读

工程总是需要权衡取舍,但自动驾驶汽车正将其推向极限,要求相互冲突。

这些车辆将从各种形式的视觉传感器以及检测温度、压力和其他关键参数的环境传感器中生成大量数据。

通信将保持不变,内部使用汽车以太网5G 与世界对话。

它们在无情的环境中运行,不断振动和冲击。由于外部天气和内部发动机温度,温度可能会非常高。温度变化可以是快速的,无论是外部的,随着天气的快速变化,还是内部的,例如,当发动机预热时。由于下雨或在潮湿的路面上行驶,水分随时可能出现。

汽车危及生命。汽车应该始终工作,但如果出现问题,它必须能够在进入安全状态时表现良好。

汽车是消费品;制造商非常注重成本,即使他们要求其电子产品具有高性能。芯片尺寸必须小以节省面积,并且电子产品必须能够以高产量制造以保持价格在范围内。

一个共同的线索贯穿了所有这些要求,而且我们通常认为这是理所当然的:计时。为了让一切都能同步工作,即使出现问题,这些时钟信号也必须正常运行。时间现在比以往任何时候都更加关键,对时间的来源提出了极高的要求。

虽然石英一直是昨天的计时选择,但现在和未来,MEMS 技术提供了唯一足够强大和可靠的计时源,可用于自动驾驶。

那里很残酷!

你的手机可能很复杂,但与自动驾驶汽车相比,它很容易。它可以放在你的口袋或钱包里旅行;如果它因跌倒而受到冲击,它可能无法生存——这就是我们(遗憾地)所期望的。汽车几乎没有那么幸运。崎岖不平的道路、减速带,以及 - 天堂禁止 - 与其他车辆或静止物体的意外相遇都会使汽车的内部结构变得粗糙 - 并且这些内部结构预计会继续运行。温度 - 和温度变化 - 可能是极端的。如果不加以管理,电磁干扰会妨碍可靠的通信。

如果在这些恶劣条件下出现任何故障,那么汽车必须进入安全状态。但是,如果协调一切的时机由于环境压力而失败,这一切都不会发生。这是 MEMS 计时优势的重要组成部分:MEMS 计时源比石英源更稳健。例如,供应商 SiTime 的MEMS 计时 设备可以提供 0.1 ppb/ g的稳定性(与石英的 0.5 ppb/ g相比)。它们可以承受 50 公斤的冲击力和 70克的的振动。它们可以承受 -55 到 125 °C(比石英所能承受的范围更广)的温度(和快速变化)。而且,凭借可编程边沿速率 (± 0.25 – 40 ns) 和高达 4% (± 0.25%) 的扩频能力——石英无法提供的功能,MEMS 时序可以将 EMI 降低 17%。

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随着时间的推移,时序也必须保持可靠。MEMS 时序已证明其非常可靠。系统生命周期内故障的统计测量已降至百万分之 1.6 次缺陷部件 (DPPM) 以下,及时故障 (FIT) 率低于 1(超过 10 亿小时,或超过 114,000 年的平均故障间隔时间) ,或 MTBF)。使用石英后,您的 DPPM 为 20 – 50,故障间隔时间少于 5000 万小时。MEMS 也没有活动下降,也没有冷启动问题——这都是石英长期存在的挑战。与仅满足 AEC Q200 要求的石英相比,MEMS 源也可以满足 AEC-Q100 的测试要求。

内外沟通

汽车行业已经确定了一种以太网形式来处理车辆内的通信。这包括各个域内部和之间的功能通信——例如,动力总成、底盘和中央堆栈。数据速率可能为 10、40 和/或 100 Gbps。基于我们在家庭和办公室网络中已知的以太网,它解决了“普通”以太网引起的几个问题。

它具有较少的射频噪声,减少了信号之间的干扰。

它为请求和传输紧急传感器和其他数据提供微秒延迟。

带宽可以分配给具有特定延迟要求的特定流。

例如,可以在组件之间同步时序,以允许同时采样数据。

与此同时,5G 准备承担与范围内任何事物进行外部通信的负担:其他车辆、本地基础设施和手机信号塔。这种“车辆到 X”或“V2X”系统随后会采用 5G 强加的非常紧迫的时间安排:网络两端的延迟为 10 纳秒,频率达到两位数的千兆赫兹范围。

这种交流将包括超级关键的,比如汽车之间关于谁在什么时候去哪里的对话,以及方便的,比如流媒体音乐,实时与否。所有这些都必须可靠地工作,以确保安全、舒适的乘坐。MEMS 时序源提供保持内部和外部网络运行所需的频率和抖动性能。高于 700 MHz 的频率,在 ±0.1 ppm(-40 至 105 °C)或 ±20 ppm(-55 至 125 °C)下的稳定性支持此性能。

相比之下,石英时钟源的频率选择较少,全部采用大封装。它们在 -40 至 125 °C 的温度范围内仅管理 ±50 ppm 的稳定性。它们还遭受所谓的“活动下降”和其他异常行为,使其在安全关键型应用中的可靠性降低。

缩小时序足迹

最后,时序源所需的空间越少越好。也就是说,您可以根据自己的优先级进行选择。对于小型封装的终极要求,MEMS 采用 2.0 毫米 x 1.6 毫米 DFN 封装。如果引线检查对于较便宜的制造至关重要,则可以在 SOT23-5 封装中获得时序。

MEMS 时序也不需要负载电容,单个驱动器可以驱动多个负载。这两个特征都与石英形成鲜明对比。而石英,就其本质而言,必须使用更大的封装。

汽车设计转向 MEMS

汽车应用是可以想象到的最苛刻的应用之一,尤其是当您考虑到芯片的定价必须与消费者价格点兼容时。它们在极其恶劣的条件下运行;他们必须保持内部和外部的可靠通信;他们必须能够收集、处理和分发大量传感器数据,以保持高效和安全的运行。

控制所有这些交织系统的时间必须稳健可靠。它必须提供高性能,同时创建尽可能小的占用空间。这些都是 MEMS 时序的特性。从石英到 MEMS 的过渡将部分由我们对车辆的渴望导致,这些车辆将我们安全地从这里带到那里,而我们坐下来让汽车来驾驶。

审核编辑:郭婷

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    Integrated MAX25610x同步降压和降压-升压LED驱动器可提供恒定输出电流,以驱动大功率发光二极管。该驱动器适用于需要高压输入的汽车和工业照明应用。这些驱动器集成了两个60mΩ功率MOSFET,可实现同步操作,从而最大限度减少了外部元件数量。该器件的灵活配置支持降压、反相降压-升压和升压转换。这些LED驱动器采用电流模式控制,可提供快速瞬态响应,并轻松实现环路稳定。Maxim MAX25610x驱动器还可以用作直流-直流转换器,使用FB输入作为输出分压器的反馈。 特性 符合汽车类AEC-Q100标准 高度集成,最大限度减少了物料需求 输入电压范围:5V至36V 工作频率:400kHz 开关频率选项:2.2MHz 内部电流检测选项 集成高侧和低侧开关MOSFET 带模拟控制电压的脉冲宽度调制 (PVM) 调光 降压LED驱动器,用于1至2个LED 反相降压-升压LED驱动器,用于3至5个LED 工作温度范围:-40°C至+125°C 短路、过压和热保...
    发表于 10-28 15:05 231次 阅读
    MAX25610AAUE+ Maxim Integrated MAX25610x降压和降压升压LED驱动器

    led灯驱动器输出电压

    半导体 L99LD01 高效恒流 LED 驱动器是一款完整的恒流直流-直流转换器 LED 驱动器,适用于汽车应用。它采用 BCD5S 70V 技术制造,并以 LQFP32 封装形式组装。L99LD01 用于升压、降压-升压和反激式转换器拓扑。一个内部随机抖动振荡器在低频模式下工作,扩大了开关频率的射频频谱,从而降低 EMC。 该装置包括内部低跌落电压调节器,可用于提供微控制器和复位引脚,用于在启动时和每次被调节的输出电压降到既定电压阈值以下时重置微控制器。 特性 合格汽车 [医]恒流操作 电流LED可由外部传感电阻器设置,并可通过SPI调节 转换器开关频率可调节的外部电阻(RSF) 内部扩频抖动振荡器的EMC降低 低频率PWM调光操作。 当前最大输入限制 最大开关占空比限制器 由外部电阻(R9)调节的斜率补偿) 电池过电压关闭保护(EXT。 需要R3,R4电阻) 链式OV检测(R5,R6外) 用于监测和控制LED温度(需要外部NTC电阻)、L...
    发表于 10-28 14:58 221次 阅读
    led灯驱动器输出电压

    MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高压LED控制器

    MAX25612高压LED控制器是一款单通道高亮度LED (HB LED) 驱动器,适用于汽车前灯应用。这些应用包括远光灯、近光灯、日间行车灯 (DRL)、转向指示灯、雾灯和其他LED灯。该器件的输入电压范围为5V至48V,可以驱动一个LED灯串,最大输出电压为65V。MAX25612是完全同步型器件,适合需要同步整流的升压和降压-升压应用,可提供大于90%的效率。 MAX25612可检测LED灯串高侧的输出电流。需要进行高侧电流检测,以防止输出端到接地或电池输入端发生短路。该器件也是用于驱动LED的最灵活方案,支持升压、高侧降压或降压-升压模式配置。PWM输入提供高达5000:1的LED调光比,ICTRL输入在MAX25612中提供额外的模拟调光功能。MAX25612还包括一个FLT标志,用于指示灯串开路、灯串短路和热关断。MAX25612还支持内置扩频调制,以提高电磁兼容性能。 特性 集成度高,可最大限度地减少BOM、降低成本 +5.0V至+48V的宽输入电压范围和+65V的最大升压输出 集成pMOS调光FET驱动器 用于模拟调光的ICT...
    发表于 10-28 14:57 279次 阅读
    MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高压LED控制器

    ALED1642GWXTTR STMicroelectronics ALED1642GW LED 显示驱动器

    oelectronics ALED1642GW LED 显示驱动器是单片低压低电流 16 位移位寄存器,用于 LED 面板显示屏。ALED1642GW 可确保 20V 的输出驱动能力,用户可以以串联方式连接若干个 LED。在输出阶段,16 个稳压电流源提供从 3mA 到 40mA 的恒定电流以驱动 LED。电流通过外部电阻器进行设定,并可以由一个 7 位电流增益寄存器在两个子范围间进行调整。各通道亮度可通过 12/16 位灰阶控制分别进行调整。可编程的开关时间(有四个不同值可用)改善了系统低噪声发生性能。 特性 16个恒定电流输出通道 输出电流3mA至40mA 电流可编程通过外部电阻 两个范围内的7位全局电流增益调整 12/16位PWM灰度亮度控制 可编程输出开启/关闭时间 错误检测模式(打开和短路-LED) 可编程短路LED检测阈值 自动节电/自动唤醒 可选择的SDO同步在CLK下降边缘 拉杜尔输出延迟(可选) 3V到5.5V供电电压 热停机和超温报警 高达30MH...
    发表于 10-28 09:26 332次 阅读
    ALED1642GWXTTR STMicroelectronics ALED1642GW LED 显示驱动器

    LED8102SXTTR STMicroelectronics LED8102S LED阵列驱动器

    oelectronics ALED8102S LED阵列驱动器是一款单片、低电压、led驱动器,具有8个低侧通道。ALED8102S设计用于提供高达20V输出驱动能力,支持连接多个串联LED。八个稳压电流源提供5mA至100mA恒定电流来驱动LED。通过一个外部电阻器设置电流。 LED8102S具有热管理功能,可强制关断以保护器件(通常在+170°C时关断,15°C滞后重启)。热保护开关仅关闭输出通道。 工作电源电压范围为3.0V至5.5V。输出控制由四个开关输入提供,实现开/关切换操作。在所有有源输出LED上,可通过应用到输出使能引脚 (OE) 上的全局PWM信号调整亮度。输出可并联,或者不使用时不连接。 LED8102S LED驱动器采用14引脚高热效率薄型微缩小外形封装 (HTTSSOP)。 特性 8个恒定电流输出通道,由4个开关输入控制 输出电流:5mA至100mA 电流可通过外部电阻器编程 电源电压:3.0V至5.5V 20V电流发生器额定电压 热关断 工作结温范围:-40°C至+150°C ...
    发表于 10-21 10:45 281次 阅读
    LED8102SXTTR STMicroelectronics LED8102S LED阵列驱动器

    STSPIN32F0251TR STMicroelectronics STSPIN32F025x250V三相控制器

    oelectronics STSPIN32F025x 250V三相控制器是高度集成的解决方案,用于驱动三相应用。由于集成度高,因此有助于设计人员减少PCB占位和总体物料清单。STSPIN32F025x内置STM32F031x6x7 MCU(采用Arm® 32位Cortex®-M0 CPU)和250V三路半桥栅极驱动器。半桥栅极驱动器可驱动N通道功率MOSFET或IGBT。该器件集成了具有高级smartSD功能的比较器,可确保快速有效地防止过载和过流。下部和上部驱动部分还集成了高压自举二极管,以及防交叉传导、死区时间和UVLO保护。这些特性可防止电源开关在低效率或危险条件下运行。低侧和高侧部分之间的匹配延迟可确保无周期失真。集成的MCU可以执行FOC、6步无传感器以及其他高级驱动算法(包括速度控制回路)。 特性 三相栅极驱动器 高达250V高压轨 驱动器电流能力 200mA/350mA拉/灌电流 (STSPIN32F0251) 1.0A/0.85A拉/灌电流 (STSPIN32F0252) dV/dt瞬态抑制:±50V/ns ...
    发表于 10-21 10:41 288次 阅读
    STSPIN32F0251TR STMicroelectronics STSPIN32F025x250V三相控制器

    STGAP2HSMTR STMicroelectronics STGAP2HS4A 单通道栅极驱动器

    oelectronics STGAP2HS 4A单通道栅极驱动器在栅极驱动通道、低电压控制和接口电路之间提供电流隔离。STGAP2HS适合用于中等功率和大功率应用,例如工业应用中的电源转换和电机驱动器逆变器,具有4A能力和轨到轨输出。 STM STGAP2HS单通道栅极驱动器有两种不同配置,一种具有独立的输出引脚,另一种具有单输出引脚和米勒钳位功能。借助独立输出引脚的配置,可通过专用栅极电阻分别优化导通和关断。单输出引脚和米勒钳位功能配置可防止半桥拓扑中快速换向时的栅极尖峰。两种配置均为外部元件提供较高的灵活性,降低物料清单成本。 STGAP2HS集成UVLO和热关断保护功能,可简化高可靠性系统的设计。双输入引脚支持选择信号极性控制和实施HW互锁保护,可在控制器发生故障时避免交叉传导。 STGAP2HS 4A单通道栅极驱动器采用宽体SO-8W封装。 特性 高达1200V高压轨 驱动器电流能力:4A拉电流/灌电流(25°C时) dV/dt瞬变抗扰性:±100V/ns,全温度范围内 整体输入-输出传播延迟:75ns ...
    发表于 10-21 10:30 234次 阅读

    STEVAL-LLL004V1 STMicroelectronics STEVALLLL004V1 LED驱动器

    oelectronics STEVAL-LLL004V1 LED驱动器是一款数控恒流LED驱动器。PFC级和两个直流-直流转换器设计用于在转换模式下工作以优化效率。该LED驱动器可提供75W的输出功率。 通过模拟和数字方法,该驱动器可以将LED调暗至最高亮度水平的0.5%。通过任何一种调光技术,该操作在整个调光范围内均无闪烁。该电路板具有高效率,功率因数几乎等于1,并且在宽输入电压和负载条件下具有低THD百分比。这得益于高性能ST电源产品,以及在32位STM32F0微控制器上运行的高级算法。 特性 宽输入电压范围:85VAC至265VAC 转换模式PFC 两个基于不同拓扑、在转换模式下工作的恒流输出: 降压拓扑 反向降压拓扑 输出电流:500mA ±2.5% 输出端连接的LED数量:16至24个白光LED(每个3.3V) 满负载时,PFC > 0.97,THD < 20%(85VAC至265VAC输入电压范围) 最大负载时峰值效率≅ 90% ...
    发表于 10-21 10:06 212次 阅读

    RH-OSC04 RH-OSC04抗辐射 晶体振荡器驱动器和分频器

    发表于 05-20 17:05 264次 阅读

    EVL6562A-LED EVL6562A-LED恒流逆降压LED驱动器使用L6562A

    发表于 05-20 12:05 306次 阅读

    NUD4001 LED驱动器 高电流

    稳压器& LED驱动器旨在取代用于在5V,12V或24V低压AC / DC应用中驱动LED的分立解决方案。外部电阻允许电路设计人员为不同的LED阵列设置驱动电流。这种分立式集成技术通过将单个组件组合到一个封装中来消除单个组件,从而显着降低系统成本和电路板空间。该器件是一个小型表面贴装封装SO8。 特性 为不同的输入电压提供恒定的LED电流。 外部电阻允许设计人员设置电流 - 最高500 mA。 AEC-Q101合格且PPAP能力 适用于汽车和其他需要独特应用的NSV前缀场地和控制变更要求 应用 汽车:尾灯,定向灯,倒车灯和圆顶灯。 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 23:02 418次 阅读
    NUD4001 LED驱动器 高电流

    NCP302155 集成驱动器和MOSFET 55 A.

    155将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302155集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达55A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 支持Intel®PowerState 4 使用3级PWM的零交叉检测选项 内部自举二极管 热警告输出和热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V-Core和非V核DC-DC转换器 大电流DC-DC负载点转换器 小型电压调节器模块 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 22:02 775次 阅读

    NCP303151 集成驱动器和带集成电流监视器的MOSFET

    151将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成到单个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP303151集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 能够达到50 A的平均电流 30 V / 30 V击穿电压MOSFET具有更高的长期可靠性 能够以高达1 MHz的频率切换 与3.3兼容V或5 V PWM输入 正确响应3级PWM输入 精确电流监测 具有3级PWM的过零检测选项 内部自举二极管 欠压锁定 支持英特尔®PowerState 4 应用 桌面和笔记本微处理器 图形卡 路由器和交换机 支持英特尔®PowerState 4 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 22:02 1046次 阅读

    NCP302040 集成驱动器和MOSFET 40 A.

    040将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302040集成解决方案大大减少了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达40A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 正确响应3级PWM输入 支持英特尔®电源状态4 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 电源和笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 22:02 426次 阅读

    NCP302150 集成驱动器和MOSFET 45 A.

    150将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302150集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达45A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 正确响应3级PWM输入 支持英特尔®电源状态4 使用3级PWM进行零交叉检测的选项 热警告输出和热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V-Core和非V-Core DC-DC Con转换器 小型电压调节器模块 高电流DC-DC负载点转换器 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 21:02 857次 阅读

    NCP302055 集成驱动器和MOSFET 50 A.

    055将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302055集成解决方案大大减少了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达50A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 支持Intel®PowerState 4 使用3级PWM的零交叉检测选项 内部自举二极管 热警告输出和热关机 热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V -Core和非V-DC DC-DC转换器 大电流DC-DC负载点转换器 小型电压调节器模块 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 21:02 518次 阅读

    NCP6992 AIRFUEL-MR无线电源发送器ASIC

    2是一款无线电源ASIC,可提供符合AirFuel MR标准的非接触式6.78 MHz电力传输单元(PTU)所需的电源,测量和支持功能。 NCP6992与蓝牙信令协议(BLE)相结合,通过管理功率传输(包括效率和故障条件管理),有助于调整和优化发送器线圈的功率。 特性 输入电压范围4.5V至22V 提供小型7x7mm²可湿性侧翼电镀QFN-56封装,间距0.4mm 直接从墙上适配器或USB端口供电 可通过3.4 MHzI²C接口进行广泛编程 50 W功率升压控制器,具有可在9V至55.2V(200mV步进)下编程的转换器,具有OVP和自动控制输入选项 可配置的睡眠模式和使用直接输入控制的快速唤醒循环 In集成式降压转换器5V& 500mA 2通用GPIO可用于逻辑I / O,ADC输入或时钟输出 系统LDO可编程为1.2V至3.6V,100 mV步进,带动态电压调节(DVS) USB BC 1.2检测的前端 具有OCP的四相可选6.78MHz PA驱动器 用于天线切换的PWM控制继电器驱动器 用于PA电源电压,电流和温度测量的10位ADC 一个阻抗控制检测器 具有ADC读数的差分...
    发表于 07-29 18:02 382次 阅读