TDK計劃研發(fā)適用于高速車載攝像頭接口的電源電感器

隨著車載接口的高速化及高度化，在LVDS傳輸?shù)能囕d攝像頭系統(tǒng)中，用1根線重疊信號與電源的PoC(Power over Coax)化正在不斷發(fā)展。而TDK的電源電感器ADL3225V型就是一款通過節(jié)省空間從而確保PoC傳輸特性的產(chǎn)品。

將信號線與電源線合并為1根同軸電纜的PoC(Power Over Coax)

為實現(xiàn)安全輔助行駛、降低環(huán)境負(fù)荷，提高舒適性，汽車正在不斷進(jìn)化發(fā)展。除車載電子設(shè)備、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車音響以外，近年來，為實現(xiàn)IVI（車載信息娛樂）系統(tǒng)以及ADAS（自動駕駛輔助系統(tǒng)）等，傳感器系統(tǒng)以及攝像頭系統(tǒng)的設(shè)備不斷增加，為此，連接多個ECU（電子控制單元）的車載接口的高速化需求正在不斷提高。

為此，作為先進(jìn)的多媒體及信息通信系統(tǒng)的車載接口，針對雙向通信導(dǎo)入了車載以太網(wǎng)(最大傳輸速度100Mbps)，而針對將影像信號從攝像頭(監(jiān)控攝像頭、側(cè)視攝像頭等)傳送至主基板的單向通信，則導(dǎo)入了多用于電子設(shè)備的LVDS(最大傳輸速度1.5Gbps)。此外，為在LVDS傳輸中減輕線束的重量，在1根同軸電纜上同時實現(xiàn)信號傳輸與電源供應(yīng)的PoC(Power over Coax)化也得到了進(jìn)一步發(fā)展。

在PoC中電源電感器的作用

除LVDS之外，信號線(AC成分)與電源線(DC成分)通過不同的線進(jìn)行傳輸?shù)姆绞绞且酝^為普遍的數(shù)據(jù)傳輸方式。但在車載LAN的情況中，線束的重量將直接影響油耗。特別是在多媒體及信息通信系統(tǒng)的車載LAN中，不僅在后方，即使在側(cè)方、前方等也可以配置多個攝像頭模塊，因此通過減少電纜數(shù)量便可帶來顯著的線束輕量化效果。為此，將信號傳輸與電源供應(yīng)重疊在1根線中的方式成為了關(guān)注的焦點。圖1所示為使用了PoC，即同軸電纜方式時的車載攝像頭系統(tǒng)。在以往的方式中，電源線與信號線相互獨立，而在PoC方式中，1根同軸電纜的線芯分別連接了主基板以及攝像頭模塊側(cè)的電源線。所以，在PoC方式中，為防止負(fù)載阻抗較低的電源線中流過高頻信號，需要提高分歧點阻抗，為此電感器為串聯(lián)連接。這是因為電感器在高頻環(huán)境下會變?yōu)楦咦杩?，可以阻止信號流入。另一方面，通過電容器的串聯(lián)連接可阻止其流入電源線DC成分的驅(qū)動器側(cè)。


圖1 以往方式與PoC的比較，以及PoC中電感器與電容器的作用

車載PoC用電感器所要求的特性與結(jié)構(gòu)

因此，LVDS為單向通信，然而，雖然影像信號是從發(fā)送側(cè)(Tx)單向傳送至接收側(cè)(Rx)，但控制信號(I2C)是從主基板側(cè)流向攝像頭模塊側(cè)，因此嚴(yán)格來說應(yīng)屬于雙向信號流動。為此，電感器對于影像信號(最大傳輸速度1.5Gbps)與控制信號(數(shù)百kHz左右)兩方面而言，在需要高阻抗的同時，還要求擁有從數(shù)百kHz至1.5GHz的寬頻帶特性。但在以往的電源電感器中，阻抗達(dá)到峰值的自諧振頻率（SRF）較低，如圖2所示，由于需要通過高L（電感）產(chǎn)品與低L產(chǎn)品的多個電感器組合來實現(xiàn)寬頻帶，因此存在較難節(jié)省空間的問題。同時，攝像頭模塊的電源供應(yīng)中將會流過幾百mA左右的電流，為此要求該電流擁有使電感器不達(dá)到磁飽和的直流重疊特性(圖3)。

作為該要求特性的解決方案，通過采用與以往電源電感器不同的獨特繞組設(shè)計與結(jié)構(gòu)，可在提高自諧振頻率的同時，實現(xiàn)必要直流重疊特性的就是ADL3225V型產(chǎn)品。


圖2　以往方式的PoC電感器結(jié)構(gòu)


圖3　 PoC電感器所要求的直流重疊特性

實現(xiàn)寬頻帶的阻抗特性與良好的直流重疊特性
如圖4所示，與以往產(chǎn)品(47μH)相比，ADL3225V型的自諧振頻率(SRF)正在向高頻側(cè)轉(zhuǎn)移。同時，1個ADL3225V型產(chǎn)品便可實現(xiàn)與以往使用多個電源電感器方式的阻抗特性相同等級的寬頻帶與高阻抗(圖5)。此外，通過導(dǎo)入材料技術(shù)與新結(jié)構(gòu)還實現(xiàn)了攝像頭模塊中所需的優(yōu)秀直流重疊特性(工作保證溫度范圍-40℃～105℃內(nèi))。


圖4　電感器自諧振頻率(SRF)向高頻側(cè)轉(zhuǎn)移


圖5　ADL3225V的阻抗－頻率特性

結(jié)論

為使車載攝像頭拍攝到的高畫質(zhì)影像等能夠利用于汽車安全及舒適行駛，PoC作為可高速傳輸大容量數(shù)據(jù)的影像傳輸接口，其采用正在飛速增長。而高速接口電源疊加用電源電感器ADL3225V型便是使用了TDK長年積累而來的鐵氧體技術(shù)、繞線技術(shù)、設(shè)計技術(shù)等開發(fā)而成的產(chǎn)品。通過減少元件數(shù)量，實現(xiàn)了在確保相同特性的同時節(jié)省空間的車載PoC。其中包括符合CAN/FlexRay/以太網(wǎng)等各類車載LAN標(biāo)準(zhǔn)的共模濾波器等在內(nèi)，TDK進(jìn)一步充實了支持車載LAN高速化及高度化的電子元件、設(shè)備產(chǎn)品陣容。