使用德州儀器功能安全合規(guī)型降壓穩(wěn)壓器為下一代ADAS處理器供電

高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 的快速發(fā)展增加了實時數(shù)據(jù)處理的復雜性和需求，這需要高性能處理器來處理物體識別、傳感器融合和決策等任務。這種復雜性的增加為電源管理方面帶來了新的挑戰(zhàn)。從車輛的電池（12V、24V 或 48V）開始，前置穩(wěn)壓器降低電池電壓以向負載點 (PoL) 降壓轉換器饋電，從而為處理器提供實現(xiàn)最佳運行所需的精確電壓。此外，該設計非常注重滿足整個系統(tǒng)的功能安全要求，功率級對于滿足這些要求起著至關重要的作用。

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處理器供電，同時幫助系統(tǒng)實現(xiàn)高達汽車安全完整性等級 (ASIL) D 的功能安全合規(guī)性。

可滿足高達ASIL D的系統(tǒng)要求

TPS62883-Q1是一款 TI 功能安全合規(guī)型 30A 降壓轉換器，根據(jù)國際標準化組織 (ISO) 26262 標準開發(fā)。該器件屬于可擴展產品系列，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 100A 的負載，從而滿足對更高電流需求不斷增長的現(xiàn)代 ADAS 片上系統(tǒng) (SoC) 的電源要求。圖1展示了采用堆疊配置的兩個 TPS62883-Q1 轉換器。

圖1 采用堆疊配置的兩個TPS62883-Q1器件

TPS62833-Q1 提供安全合規(guī)型內部監(jiān)控功能，從而外部輸出電壓監(jiān)控。此外，通過 I2C 改變輸出電壓可同時對輸出電壓控制環(huán)路和內部輸出電壓監(jiān)控生效。該功能消除了動態(tài)或自適應電壓調節(jié)期間輸出電壓監(jiān)控中的盲點。通過 I2C 兼容接口進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通信中的位錯誤。

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

改善ADAS處理器應用的負載瞬態(tài)響應

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

SoC 為其每個電源電壓指定一個定義的容差。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，您需要一個較大的剩余窗口來支持負載瞬態(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(jiān)控功能，可消除外部電壓監(jiān)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(jù)設計要求定制壓降行為。該功能根據(jù)輸出電流來調節(jié)標稱輸出電壓，從而使輸出電壓在零輸出電流和最大輸出電流之間線性調節(jié)。

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值，在最大負載條件下，輸出電壓被設置為略低于其標稱值。因此，壓降補償有助于在重負載階躍或負載釋放時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。通過結合使用這些功能，您可以減小輸出電容并滿足嚴格的負載瞬態(tài)要求，同時降低成本和整體系統(tǒng)復雜性。

圖3 隨輸出電流進行調節(jié)的電壓

為幫助您簡化功能安全系統(tǒng)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

隨著車輛向自動駕駛方向發(fā)展，ADAS 的復雜性不斷顯著增加，因此對應用處理器的功率需求也不斷增加。同時，功能安全也至關重要，因為這些系統(tǒng)需要可靠，以供用戶依賴。在可堆疊配置中使用 TPS62883-Q1 可實現(xiàn)超過 100A 的內核電源，并聯(lián)使用時可幫助系統(tǒng)設計實現(xiàn)高達 ASIL D 的功能安全合規(guī)性。