如何在确保功能安全的同时将ADAS处理器推高到100 A以上

车辆正在采用越来越多的高级功能，包括自适应巡航控制、前方碰撞警告、自动远光灯控制、驾驶员监控、停车辅助、车联网 （V2X） 通信和完全自动驾驶。随着车辆提供越来越多的此类功能，它们需要相当大的处理能力，而现代高级驾驶辅助系统 （ADAS） 的电流可能超过 100 A。

选择既能提供必要电压和电流，又能最大限度地减少电磁干扰 （EMI） 的处理器和电源可能会带来挑战。

ADAS 片上系统

Texas Instruments 的 TDA4VH-Q1 汽车片上系统 （SoC） 是一款适合用于 ADAS 应用的处理器。它结合了 8 个 Arm Cortex-A72 应用内核，提供深度和运动、视频编码/解码、视觉预处理和深度学习硬件加速器。为了帮助您确定特定 TDA4VH-Q1 应用的确切电流和电压要求，TI 提供了功耗估算工具。

在确定特定 ADAS 的要求后，您可以使用 TPS62876-Q1 降压转换器来提供必要的功率。这些转换器的最大额定电流为 15 至 30 A，但它们提供堆叠功能，使它们能够协同工作以提供超过 100 A 的电流。

图 1 显示了两个采用堆叠配置的 TPS62876-Q1 器件。在这里，下部器件以次级模式工作，通过将其 SYNC_OUT 引脚接地来编程。为了在堆栈模式下实现最佳均流，两个器件应以相同的开关频率工作，通过每个器件的 FSEL 引脚进行编程。

1. 堆叠式 TPS62876-Q1 降压转换器可支持超过单个器件 30A 最大额定电流的电流。

TPS62876-Q1 的其他功能包括下降补偿，它提高了负载瞬态容差，同时最大限度地减少了所需的输出电容，从而降低了成本并提高了功率密度。这些器件还具有远程感应功能，使它们能够为具有严格电源电压容差的 SoC 供电。

此外，扩频时钟功能通过将开关频率调制到标称值附近 ±10%，有助于最大限度地降低 EMI。最后，这些器件可以通过其 I2C 接口报告过热和过流警告。

当然，功能安全是 ADAS 和其他汽车应用的一个关键方面。TPS62876-Q1 属于 TI 的功能安全功能产品类别，并随附有关故障率和组件故障模式的文档。

双相降压转换器

另一种方法是使用 TPS6288x-Q1 系列双相降压转换器中的器件（图 2）。这些转换器提供 12A、20A、24A 和 30A 额定电流，并具有堆叠功能，使五个器件能够并联运行;因此，您可以部署五个 30-A TPS62883-Q1 版本，总额定电流为 150-A。输入电压范围为 2.7 至 6 V。三个输出电压范围从 0.4 V 到 1.2 V，可通过器件的 VSELx 引脚或 I2C 接口进行选择。其开关频率在工厂编程为 2.25 MHz。您可以选择将它们编程为 1.5 MHz、2.5 MHz 或 3 MHz，并将它们与外部 clock同步。

2. TPS6288x-Q1 系列双相降压转换器可最大限度地减少电压纹波和电感器尺寸。

该系列中的所有器件均为双相器件，可减少输入和输出电压纹波，并支持使用小型电感器，从而节省成本并提高功率密度。在中等和重负载下，这些器件以脉宽调制 （PWM） 模式运行，并在轻负载下切换到非连续导通模式，以保持高效率。或者，它们可以配置为在所有负载条件下以 PWM 模式运行，从而最大限度地减少所有负载范围内的输出电压纹波。

其他特性包括自适应/动态电压调节、差分遥感、过流保护和可选的扩频时钟。TPS6288x-Q1 器件属于 TI 的功能安全合规类别，并随附文档以支持高达 ISO 26262 标准的汽车安全完整性等级 （ASIL） D 的设计。

高输入电压

对于高输入电压应用，TI 提供 LM5137F-Q1 双通道同步降压控制器。得益于其 80 V 的额定输入电压，该控制器可以执行从 12 V、24 V 或 48 V 汽车总线到低至 0.8 V 的低压轨的直接转换，从而降低成本和复杂性。每个器件包括两个交错式同步降压通道，可配置为双输出或单多相输出。这些器件最多可堆叠四个相位。

LM5137F-Q1 具有多项功能，有助于最大限度地降低 EMI 并有助于符合相关的 EMI 标准。它包括自适应定时大电流 MOSFET 栅极驱动器，可在高输入电压和开关频率下最大限度地降低 EMI，同时降低开关损耗。双输出配置支持 180 度交错作，以减少输入电容器纹波电流和 EMI 滤波器尺寸。

此外，该控制器还包括可编程、双随机、扩频功能，其电阻可调开关频率可与外部时钟同步，以消除拍频。与 TPS6288x-Q1 一样，LM5137F-Q1 支持高达 ASIL D 的功能安全设计。

Buck 控制器评估模块

为了帮助您开始使用 LM5137F-Q1，TI 提供了 LM5137F-Q1-EVM12V 评估模块 （EVM），该模块在 36V 至 72V 的输入范围内运行，并提供 12V、20A 输出。您可以通过改变反馈电阻值来定制 3.3 至 20 V 的输出电压。该模块配有一个用于并联阻尼的电解电容器和一个输入 p 级 EMI 滤波器。

图 3 显示了 EVM 的推荐测试设置。TI 建议使用输入阻抗为 100 MW 的电压表，并将电流表孔径时间设置为 1 秒。要测量输出电压纹波，请在交流耦合模式下使用 20 MHz 示波器，将示波器探头放在输出电容器的正端子上，并将探头接地引线连接到电容器的负端子。3. 简单的测试设置可让您研究输入和输出直流电压和电流以及输出电压纹波。结论

随着越来越复杂的车辆采用更先进的驾驶员辅助功能，一直延伸到自动驾驶运行，它们需要能够消耗超过 100 A 电流的 ADAS。TI 提供一系列降压转换器和控制器，这些转换器和控制器可以提供必要的电流，同时最大限度地降低 EMI 并满足功能安全要求。该公司还提供评估模块，可以帮助您入门并保持您的设计走上正确的轨道。