使用德州儀器功能安全合規型降壓穩壓器為下一代ADAS處理器供電

高級駕駛輔助系統 (ADAS) 的快速發(fā)展增加了實(shí)時(shí)數據處理的復雜性和需求，這需要高性能處理器來(lái)處理物體識別、傳感器融合和決策等任務(wù)。這種復雜性的增加為電源管理方面帶來(lái)了新的挑戰。從車(chē)輛的電池（12V、24V 或 48V）開(kāi)始，前置穩壓器降低電池電壓以向負載點(diǎn) (PoL) 降壓轉換器饋電，從而為處理器提供實(shí)現最佳運行所需的精確電壓。此外，該設計非常注重滿(mǎn)足整個(gè)系統的功能安全要求，功率級對于滿(mǎn)足這些要求起著(zhù)至關(guān)重要的作用。

80V 雙通道降壓控制器LM5137F-Q1和6V、30A雙相降壓轉換器TPS62883-Q1等解決方案能為高電流汽車(chē)處理器供電，同時(shí)幫助系統實(shí)現高達汽車(chē)安全完整性等級 (ASIL) D 的功能安全合規性。

可滿(mǎn)足高達ASIL D的系統要求

TPS62883-Q1是一款 TI 功能安全合規型 30A 降壓轉換器，根據國際標準化組織 (ISO) 26262 標準開(kāi)發(fā)。該器件屬于可擴展產(chǎn)品系列，提供引腳兼容選項，額定電流為 12A 至 30A，支持可堆疊架構以提供超過(guò) 100A 的負載，從而滿(mǎn)足對更高電流需求不斷增長(cháng)的現代 ADAS 片上系統 (SoC) 的電源要求。圖1展示了采用堆疊配置的兩個(gè) TPS62883-Q1 轉換器。

圖1 采用堆疊配置的兩個(gè)TPS62883-Q1器件

TPS62833-Q1 提供安全合規型內部監控功能，從而外部輸出電壓監控。此外，通過(guò) I2C 改變輸出電壓可同時(shí)對輸出電壓控制環(huán)路和內部輸出電壓監控生效。該功能消除了動(dòng)態(tài)或自適應電壓調節期間輸出電壓監控中的盲點(diǎn)。通過(guò) I2C 兼容接口進(jìn)行的通信可受到循環(huán)冗余校驗 (CRC) 保護，以便 MCU 可以檢測并標記總線(xiàn)通信中的位錯誤。

此外，TPS62883-Q1 還可根據其熱警告閾值提供警告，并在系統出現欠壓或過(guò)壓鎖定等嚴重故障情況時(shí)進(jìn)入安全狀態(tài)。該器件還具有 nINT 故障引腳，可在發(fā)生故障時(shí)將信號發(fā)送給微控制器 (MCU)，然后微控制器可以根據應用要求執行必要的操作。

改善ADAS處理器應用的負載瞬態(tài)響應

滿(mǎn)足高電流要求并不是電源領(lǐng)域面臨的唯一挑戰。事實(shí)上，負載瞬態(tài)響應對于維持高性能處理器的可靠運行至關(guān)重要。處理需求的快速變化會(huì )導致功耗突然變化，從而導致電壓下沖和過(guò)沖，進(jìn)而可能觸發(fā)故障?？焖儇撦d瞬態(tài)響應對于這些 SoC 的可靠運行至關(guān)重要。

SoC 為其每個(gè)電源電壓指定一個(gè)定義的容差。內核電壓軌是最重要的，這是因為電源電流的動(dòng)態(tài)性較高，電壓較低，容差為毫伏級。

負載瞬態(tài)的總預算取決于多種因素，如圖2所示。通常，您需要一個(gè)較大的剩余窗口來(lái)支持負載瞬態(tài)電壓偏差，因為這允許使用較低的輸出電容。TPS62883-Q1 具有 ±0.5% 的直流輸出電壓精度和內部電壓監控功能，可消除外部電壓監控引入的額外容差。

圖2 基于內核電源電壓容差的負載瞬態(tài)預算

TPS62883-Q1 還包含靈活的壓降補償，使您能夠嚴格地根據設計要求定制壓降行為。該功能根據輸出電流來(lái)調節標稱(chēng)輸出電壓，從而使輸出電壓在零輸出電流和最大輸出電流之間線(xiàn)性調節。

如圖3所示，在空載條件下，輸出電壓被設置為略高于其標稱(chēng)值，在最大負載條件下，輸出電壓被設置為略低于其標稱(chēng)值。因此，壓降補償有助于在重負載階躍或負載釋放時(shí)將輸出電壓保持在一定的容差范圍內。

此外，與單相設計相比，TPS62883-Q1 的雙相設計可提供更高的環(huán)路帶寬和明顯更低的輸出電壓紋波，從而為負載瞬態(tài)提供額外的余量。通過(guò)結合使用這些功能，您可以減小輸出電容并滿(mǎn)足嚴格的負載瞬態(tài)要求，同時(shí)降低成本和整體系統復雜性。

圖3 隨輸出電流進(jìn)行調節的電壓

為幫助您簡(jiǎn)化功能安全系統級認證，德州儀器提供業(yè)界通用報告和其他資源，包括功能安全時(shí)基故障率以及失效模式影響和診斷分析 (FMEDA) 等 IC 級文檔。

結語(yǔ)

隨著(zhù)車(chē)輛向自動(dòng)駕駛方向發(fā)展，ADAS 的復雜性不斷顯著(zhù)增加，因此對應用處理器的功率需求也不斷增加。同時(shí)，功能安全也至關(guān)重要，因為這些系統需要可靠，以供用戶(hù)依賴(lài)。在可堆疊配置中使用 TPS62883-Q1 可實(shí)現超過(guò) 100A 的內核電源，并聯(lián)使用時(shí)可幫助系統設計實(shí)現高達 ASIL D 的功能安全合規性。