芝能智芯出品
智能驾驶计算平台是现代汽车中非常重要的部分,帮助汽车实现各种智能驾驶功能,比如自适应巡航控制、车道保持辅助和自动驾驶,是智驾平台通过处理来自激光雷达(LiDAR)、雷达和摄像头等传感器的数据来实现的。
计算平台更像是一台电脑,有几个非常重要的组件,特别是多层陶瓷电容器(MLCC)和电感器。这些组件在过滤噪声、稳定电源和确保计算平台在车辆电力系统波动或电磁干扰下的稳定运行中起着关键作用。
Part 1
智能驾驶计算平台的设计更像是一台电脑,有点像我们的主板设计,涉及的保护器件包括。
● 多层陶瓷电容器(MLCC):这种电容器可以减少寄生电感,优化噪声抑制。
在ADAS系统中,高频环境下的噪声抑制非常重要,以保证信号的清晰度。高容量的MLCC可以处理现代汽车电子设备的高功率需求,确保在高负载时电压供应稳定,防止系统故障。
● 电感器:功率电感器(如DFE和LQH系列):这些电感器在高电流环境中处理电源线,帮助管理电源波动,防止ECU中的纹波效应,确保系统性能稳定。
● EMI抑制滤波器:芯片铁氧体磁珠和共模扼流圈:这些滤波器可以有效抑制电磁干扰(EMI),这是汽车环境中非常重要的功能,因为许多电子系统可能会产生干扰。通过减少EMI,这些滤波器确保ADAS ECU的可靠运行。
电源管理由DC-DC转换器和电源管理集成电路(PMIC)负责,从汽车电池获取电力,并将其转换为计算平台内部不同组件所需的适当电压水平。
以下是电源管理的主要挑战和解决方案:
● 电压调节:ECU需要处理各种电压水平,从12V或24V降至1V或更低,以满足SoC(片上系统)等组件的需求。保持稳定的电压对于确保ECU正常运行、避免过热和能量损失至关重要。
● 噪声滤波:电池或其他电气组件的噪声会不稳定电源。使用大容量电容器和纹波吸收电容器等滤波器确保平稳的电压供应。
● 高功率电感器:高电流电感器(如DFE和LQH系列)可以处理大功率需求,防止过热,确保ECU在不同负载条件下高效运行。
确保电源完整性是一个重要挑战,汽车系统越来越耗电,即使是微小的电源波动也可能导致严重问题,如传感器故障或响应延迟。
使用低等效串联电感(ESL)的MLCC有助于解决这些问题,通过最小化阻抗,平滑电压尖峰和纹波。
寄生电感管理如果处理不当,寄生电感会导致功率损失,降低ECU的效率,使用先进的MLCC和电感器来最小化这些损失,保持系统性能。
Part 2
信号完整性是计算平台设计中的另一个重要挑战。
来自雷达、激光雷达和摄像头等各种传感器的数据需要实时处理,任何干扰都可能导致信号降质,影响管理系统的准确性。
EMI滤波器在此起着关键作用,通过抑制差模和共模噪声来保持信号清晰。使用铁氧体磁珠和扼流圈等解决方案,以维持信号的清晰度。由于汽车以太网和CAN接口在计算中心内部通信中至关重要,确保这些连接无噪声是非常重要的。
村田公司提供了一系列专门设计用的电子组件,包括MLCC、EMI抑制滤波器和电感器,满足系统的高性能需求,包括高电流容量、低寄生电感和有效噪声抑制。
● MLCC:高容量MLCC确保电源供应的稳定性,而三端子型MLCC减少寄生电感,优化高频应用的性能。
● 电感器:村田的DFE和LQH系列电感器提供处理ADAS ECU中波动负载所需的高电流处理能力。
● EMI滤波器:村田的EMI抑制滤波器系列,包括芯片铁氧体磁珠和共模扼流圈,确保ECU免受干扰,维护所有系统的信号完整性。
小结
这些都汽车电子设计其实超越了传统的汽车电子范畴,供大家参考。