【導(dǎo)讀】在過去十年內(nèi)，雷達傳感技術(shù)開始逐步替代傳統(tǒng)的汽車傳感方式。雷達傳感技術(shù)具有多項優(yōu)勢，例如可以進行遠距離檢測，具有更高的分辨率和精度。因此，雷達傳感技術(shù)被廣泛應(yīng)用于駕駛安全功能、自動駕駛和高級駕駛輔助系統(tǒng)。
在過去十年內(nèi)，雷達傳感技術(shù)開始逐步替代傳統(tǒng)的汽車傳感方式。雷達傳感技術(shù)具有多項優(yōu)勢，例如可以進行遠距離檢測，具有更高的分辨率和精度。因此，雷達傳感技術(shù)被廣泛應(yīng)用于駕駛安全功能、自動駕駛和高級駕駛輔助系統(tǒng)。
雷達技術(shù)能夠直接測量對向物體的距離和徑向速度，且在陰晴雨雪等各類天氣狀況下均不受干擾，這正好符合了新車碰撞測試 (NCAP) 的要求。隨著汽車雷達市場的不斷擴張，角雷達技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。
角雷達安裝在汽車前后四個角上，能夠感應(yīng)通過低帶寬網(wǎng)絡(luò)（例如控制器局域網(wǎng)靈活數(shù)據(jù)速率 (CAN-FD)）發(fā)送的輸出物體數(shù)據(jù)，以便雷達直接處理。角雷達可輔助許多應(yīng)用，包括自動變道和側(cè)向來車輔助、盲點檢測、防撞、行人檢測和車距預(yù)警。
然而，設(shè)計一款可靠的角雷達應(yīng)用頗具挑戰(zhàn)性，特別是在電源設(shè)計，因為雷達傳感器通常需要特定的噪聲和紋波水平、供電能力和散熱來避免影響射頻 (RF) 性能。
目前，角雷達應(yīng)用中存在著三大電源設(shè)計挑戰(zhàn)：
? 電源的尺寸。尺寸越小的電源可以提供更高的功率密度和能效，這樣在設(shè)計中能夠增加更多的元件，并帶來額外的靈活性。由于汽車前后四角的空間有限，智能角雷達應(yīng)用需要更小的電源解決方案尺寸。此外，縮小電源尺寸在保證相同功率的同時，還能降低整體系統(tǒng)成本。
? 雷達傳感器的低紋波和噪聲規(guī)格。紋波直接影響了電源的輸出電壓精度和噪聲水平，繼而影響系統(tǒng)整體的射頻性能。雖然可以使用第二級電感器-電容器 (LC) 濾波器或者低噪聲低壓差穩(wěn)壓器 (LDO) 來抑制噪聲雜散和紋波，但是使用這些元件通常會導(dǎo)致電源尺寸過大、溫度過高，以及整體成本增加。
? 電源的溫度。隨著雷達電源尺寸越來越小，單位面積內(nèi)產(chǎn)生的熱量會越來越高，而高溫會影響電源的完整性和使用壽命。如果雷達芯片過熱，其運行速度會減慢，嚴重時，甚至可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)關(guān)機。對于智能角雷達來說，這個問題更為重要。高溫會影響雷達檢測對向物體的距離和徑向速度的能力。
PMIC 如何幫助解決電源設(shè)計挑戰(zhàn)
與分立式方案相比，采用電源管理集成電路 (PMIC) 可以通過縮小解決方案尺寸并簡化電源架構(gòu)來解決實現(xiàn)功率密度的挑戰(zhàn)。集成了時序控制電路的 PMIC 可以幫助監(jiān)控溫度，并能滿足車輛安全完整性等級的所有等級要求。
其中，一種方法是在雷達單片微波集成電路上使用 3 個低噪聲降壓轉(zhuǎn)換器和 1 個 5V 升壓轉(zhuǎn)換器 PMIC。德州儀器 (TI) LP87745-Q1 器件是專為雷達傳感器設(shè)計的小尺寸 PMIC。
LP87745-Q1 的直流/直流開關(guān)有助于降低整體成本、抑制噪聲雜散、降低紋波幅度，并實現(xiàn) 17.6MHz 的開關(guān)頻率 (fsw)。這具有兩大主要優(yōu)勢：
? 無需在每個電源軌上都放置第二級 LC 濾波器。由于高 fsw大于雷達技術(shù)的中頻，因此無需濾波器。
? 高 fsw 產(chǎn)生的紋波幅度更低，噪聲雜散更少，因此更容易控制噪聲水平。
由于無需增設(shè)外部 LC 濾波器和 LDO，LP87745-Q1 的熱耗散更低，因此不會影響雷達芯片組的 RF 性能。LP87745-Q1 的溫度水平可以管理電源的熱耗散水平，從而保持了雷達芯片的完整性。
如圖 1 所示，LP87745-Q1 支持為基于 CAN-FD 開發(fā)的雷達芯片組（例如 AWR2944）提供 1 個 5V 的電源軌。
圖 1：LP87745-Q1 為適用于角雷達應(yīng)用的 AWR2944 雷達芯片供電
結(jié)語
為了提高雷達應(yīng)用的性能以及維護司乘安全，解決電源設(shè)計挑戰(zhàn)至關(guān)重要。TI LP87745-Q1 器件可支持 ASIL C 級功能安全系統(tǒng)，無需增設(shè)電壓監(jiān)測器，即可更輕松地滿足系統(tǒng)級的功能安全要求。LP87745-Q1 的新功能可有助于解決角雷達的電源設(shè)計挑戰(zhàn)，并能夠用于前置雷達、艙內(nèi)雷達和級聯(lián)雷達的設(shè)計。
其他資源
閱讀技術(shù)文章“ADAS工程師需了解的新NCAP雷達要求”。
下載 LP87745-Q1 數(shù)據(jù)表。
關(guān)于德州儀器 (TI)
德州儀器 (TI)（納斯達克股票代碼：TXN）是一家全球性的半導(dǎo)體公司，致力于設(shè)計、制造、測試和銷售模擬和嵌入式處理芯片，用于工業(yè)、汽車、個人電子產(chǎn)品、通信設(shè)備和企業(yè)系統(tǒng)等市場。我們致力于通過半導(dǎo)體技術(shù)讓電子產(chǎn)品更經(jīng)濟實用，創(chuàng)造一個更美好的世界。如今，每一代創(chuàng)新都建立在上一代創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上，使我們的技術(shù)變得更小巧、更快速、更可靠、更實惠，從而實現(xiàn)半導(dǎo)體在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，這就是工程的進步。這正是我們數(shù)十年來乃至現(xiàn)在一直在做的事。
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