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符合AEC-Q101的車載電源樹參考設(shè)計白皮書

日期：2020/12/4 9:15:12 作者：

近年來，隨著汽車事故預(yù)防措施和自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，對支持高等級安全要求（ASIL）的高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的需求也與日俱增。自動駕駛是指由搭載于汽車中的單元代替駕駛員執(zhí)行人類駕駛汽車的四個要素（通過耳朵和眼睛進(jìn)行“認(rèn)知”，通過大腦進(jìn)行“預(yù)測”和“判斷”，通過方向盤和油門進(jìn)行“操作”）的駕駛。要想實現(xiàn)安全的自動駕駛，需要準(zhǔn)確的感應(yīng)和及時的顯示和控制。因此，硬件中攝像頭和傳感器的使用數(shù)量呈增加趨勢，并且為了能夠準(zhǔn)確地告知情況，對信息娛樂系統(tǒng)也提出了多功能化要求。

在這種情況下，用于實現(xiàn)安全功能的單元還需要監(jiān)控內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)，并注意因單元故障而導(dǎo)致的功能喪失情況。這也需要電子電路來監(jiān)控每個單元內(nèi)部的運(yùn)行狀態(tài)，這將使電子電路變得更復(fù)雜，使單元和系統(tǒng)設(shè)計需要投入的時間變得更長。

市場所需的參考設(shè)計

隨著車載單元數(shù)量的增加以及必須通過電子電路實現(xiàn)的功能的增加，ADAS/信息娛樂系統(tǒng)外圍單元的電子電路需要進(jìn)行以下復(fù)雜的設(shè)計：
- 隨著攝像頭和傳感器數(shù)量的增加，需要安裝的電子元器件數(shù)量也在增加，需要供給的電源軌也變得越來越復(fù)雜，因此需要在成本、尺寸和特性方面進(jìn)行優(yōu)化組合。
- 由于不能犧牲續(xù)航里程，因此就需要高效率的電源系統(tǒng)。
- 由于除了功能設(shè)計之外還存在其他設(shè)計元素（例如CISPR25 Class5的噪聲標(biāo)準(zhǔn)），因此不僅需要設(shè)計產(chǎn)品本身，還需要設(shè)計整個車載單元。
- 要改進(jìn)單元和系統(tǒng)的安全功能，就需要能夠監(jiān)控電源軌、檢測電子電路故障并將相應(yīng)信息傳輸給CPU的功能。

為了滿足此類市場需求，ROHM開發(fā)了滿足單元設(shè)計所需設(shè)計元素的參考設(shè)計，并開始公開設(shè)計數(shù)據(jù)。

參考設(shè)計REFRPT001概要

此次介紹的參考設(shè)計“REFRPT001”的概要如下：
- 配備8個系統(tǒng)的電源功能，涵蓋ADAS/信息娛樂功能所需的電源軌。
- 一次）DC/DC轉(zhuǎn)換器IC采用“BD9P系列”，即使輸入電壓低于設(shè)定的輸出電壓（例如電池啟動時），也可以穩(wěn)定地供電。
- 二次DC/DC轉(zhuǎn)換器IC采用“BD9S系列”，該系列產(chǎn)品具有超小型和超高效的特點(diǎn)
- 電源監(jiān)控IC采用“BD39040MUF-C”，可以監(jiān)控全部8個系統(tǒng)的輸出電壓，并具備IC自我診斷功能，有助于提高功能安全等級。
- 已完成系統(tǒng)級驗證已完成標(biāo)準(zhǔn)電氣特性測試
- 已完成EMC測試（在沒有輸入濾波器的條件下，符合CISPR25 Class5要求）
- 已完成熱測試（分散配置高效率DC/DC轉(zhuǎn)換器IC，可分散熱量）
- 所使用的IC和分立元器件均符合車載AEC-Q100和AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)。
- 主要IC均支持功能安全“FS supportive”。

參考設(shè)計“REFRPT001”的參考板“REFRPT001-EVK-001”的外觀圖和框圖如下。假定條件：從2個系統(tǒng)的一次DC/DC轉(zhuǎn)換器“BD9P系列”分別分支出4個系統(tǒng)輸出，并為SoC、MCU和CAN設(shè)備供電。另外，由于8個系統(tǒng)的輸出電源軌均由電源監(jiān)控IC負(fù)責(zé)監(jiān)控，因此有助于提高功能安全系統(tǒng)的等級。

接下來是作為評估數(shù)據(jù)而公開的EMC測試結(jié)果。從測試結(jié)果可以看出，即使讓整個參考板運(yùn)行，在沒有輸入濾波器的情況下，EMC輻射噪聲（天線垂直）、輻射噪聲（天線水平）和傳導(dǎo)噪聲均符合CISPR25 Class5標(biāo)準(zhǔn)。在PCB上還預(yù)先預(yù)備了用于增加噪聲特性余量的輸入濾波器安裝圖案，因此還可以針對會對整個單元的改進(jìn)工作具有重大影響的EMC問題采取增加輸入濾波器的措施。

全力支持客戶設(shè)計的內(nèi)容和工具

針對參考設(shè)計“REFRPT001”，已經(jīng)在ROHM官網(wǎng)上公開了以下數(shù)據(jù)作為支持客戶設(shè)計的開發(fā)工具（內(nèi)容和工具）。
- 參考框圖 / 參考電路圖 / 零部件清單（BOM）
- PCB信息 / Gerber數(shù)據(jù)
- 測試報告（電氣特性、EMC特性、熱特性）
- 免費(fèi)的在線仿真工具（參考設(shè)計的部分電路）
- 所搭載產(chǎn)品的SPICE模型
- 所搭載產(chǎn)品的CAD工具用符號＆引腳焊盤
- 所搭載產(chǎn)品的熱仿真用熱模型

另外，如上所述，還可以使用ROHM Solution Simulator對本參考設(shè)計的部分電路進(jìn)行仿真。ROHM Solution Simulator是一款免費(fèi)的在線仿真工具，由于還提供包括外圍電路在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)電路，因此無需準(zhǔn)備仿真電路和模型就可以輕松地進(jìn)行仿真。接下來介紹一個仿真示例。

結(jié)語

未來ROHM將繼續(xù)開發(fā)先進(jìn)的產(chǎn)品和協(xié)助將這些產(chǎn)品應(yīng)用到應(yīng)用產(chǎn)品中的參考設(shè)計，為客戶所開發(fā)的系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能、小型化、降低發(fā)熱量、減少設(shè)計工時、提高功能安全等級貢獻(xiàn)力量。ROHM相信，繼續(xù)并持續(xù)地努力將會為汽車社會帶來安全與安心，并為世界各地的人們帶來更加豐富多彩的生活。

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