在汽车电子系统中,分立器件ESD(静电放电)保护元件发挥着至关重要的作用,以确保系统的稳定性和可靠性。以下是360环视、TPMS胎压检测系统和Radar雷达系统三个应用的电源架构以及ESD在其中的作用:
一、360环视系统
电源架构:
360环视系统通常由多个摄像头模块、控制单元和显示单元组成。摄像头模块一般通过车载电源(如12V或24V直流电源)进行供电。电源首先经过保险丝和滤波电路,去除电源中的尖峰脉冲和噪声干扰。
然后,通过DC - DC转换器将车载电源转换为摄像头模块所需的稳定低压电源(如3.3V或5V),为摄像头内部的图像传感器、信号处理芯片等组件提供电能。
控制单元也从车载电源获取电力,经过稳压电路等处理后,为其内部的微控制器、存储芯片等提供合适的电源。显示单元同样需要从车载电源获取能量,经过电源管理芯片将电压转换为适合显示屏工作的电源(例如,为液晶显示屏提供合适的背光电源和驱动芯片电源)。
ESD的作用:
在360环视系统中,ESD器件主要用于保护各个电子元件免受静电放电的损害。摄像头模块是最容易受到静电影响的部分之一。
对于GMSL(Gigabit Multimedia Serial Links,千兆多媒体串行链路)单端模式,需要选用电容特性较低、能够降低高速讯号传输影响的ESD保护器件,以确保系统在ESD测试时保持稳定。例如,某些ESD保护器件的电容特性约为0.45pF,能够在17A的钳位电压(Vcv)下保持良好的稳定性。
对于GMSL的差分模式(如LVDS,低压差分信号)应用,由于传输速率较高,必须使用超低容值的TVS(瞬态抑制二极管)作为ESD保护器件,此可以防止静电放电产生的瞬态高压干扰数据传输,确保图像数据能够准确无误地传输到控制单元进行处理和拼接。
对于控制单元和显示单元,ESD保护同样重要。在控制单元中,ESD器件可以保护微控制器的I/O端口,避免因静电导致程序跑飞或者芯片损坏。在显示单元中,ESD器件可以防止静电损坏显示屏的驱动芯片,确保显示屏能够正常显示360环视图像。
二、TPMS胎压检测系统
电源架构:
TPMS主要包括轮胎内部的传感器模块和车内的接收器模块。轮胎内的传感器模块通常采用电池供电,一般是纽扣电池,提供3V左右的电源。电池电源连接到传感器芯片、压力传感器、温度传感器和无线通信芯片等组件。传感器芯片用于处理压力和温度数据,并控制无线通信芯片将数据发送出去。
在车内的接收器模块,主要是通过车载电源(12V或24V)供电。电源经过降压电路转换为接收器芯片和信号处理电路所需的较低电压(如3.3V或5V),用于接收和处理来自轮胎传感器的无线信号。
ESD的作用:
在TPMS系统中,对于轮胎内的传感器模块,ESD保护主要集中在传感器芯片和无线通信芯片的引脚。由于轮胎在行驶过程中会与地面摩擦产生静电,而且在安装和维修轮胎时,人体静电也可能会影响传感器模块。ESD器件可以防止这些静电放电对芯片造成损害。
三、Radar雷达系统
电源架构
Radar雷达系统一般由雷达发射模块、接收模块和信号处理模块组成。发射模块和接收模块通常由车载电源(12V或24V)供电。
电源首先经过电源转换电路,将车载电源转换为发射模块所需的高电压电源(例如,为产生高频雷达信号的功率放大器提供几十伏的电源),同时为接收模块中的低噪声放大器、混频器等提供稳定的低压电源(如3.3V - 5V)。信号处理模块也从车载电源获取电力,经过稳压和滤波后,为数字信号处理器(DSP)和其他相关芯片提供合适的电源。
ESD的作用:
在Radar雷达系统中,ESD保护至关重要。
在发射模块中,功率放大器是关键组件,其工作在高电压和高频状态。ESD器件安装在功率放大器的电源引脚和射频输出引脚附近。当静电放电发生时,例如在雷达系统的维护或者车辆在静电环境中行驶时,ESD保护器件能够防止高电压静电脉冲损坏功率放大器,确保雷达信号能够正常发射。
对于接收模块,ESD保护主要针对接收天线接口和低噪声放大器的输入引脚。静电放电可能会引入噪声干扰,影响雷达回波信号的接收。ESD器件可以在静电放电瞬间将静电能量旁路,保证低噪声放大器能够正常放大微弱的回波信号,为后续的混频和信号处理提供准确的信号。
在信号处理模块中,ESD器件保护DSP芯片和其他存储芯片、接口芯片的引脚。静电可能会导致DSP芯片中的程序出错或者数据丢失,ESD保护能够避免这种情况的发生,确保雷达信号能够准确地被处理和分析,从而实现对目标物体的有效探测和定位。
综上所述,分立器件ESD虽小,单价低,但在汽车360环视、TPMS胎压检测系统和Radar雷达系统这三个高级电子系统中发挥着至关重要的作用。
本文有助于销售人员查找做这类产品的客户,硬件工程师朋友在遇到Bug时,也可从ESD这类不起眼的器件上分析原因。