隨著車載攝像頭的分辨率不斷提高，小型化和降噪成為問題，簡化布線的 PoC (Power over Coax) 技術被越來越多地采用。很多工程師在設計車載攝像頭的 PoC 系統時都在思考如何選擇最佳電源，或如何實現 PoC 以減小車載攝像頭的尺寸、降低噪音并消除發熱。本文將介紹車載攝像頭 PoC 所需的電源 IC 類型、所需性能以及 ADI 有助于實現小型化、降噪和發熱的解決方案。

車載攝像頭發展趨勢和相關技術挑戰

近年來，車載攝像頭的市場規模不斷擴大，并且每輛車中安裝的攝像頭數量正在增加。車載攝像頭用于多種應用，例如 ADAS (高級駕駛員輔助系統)、DMS (駕駛員監控系統)、廢棄車輛檢測和面部識別。在這種情況下，車載攝像頭的趨勢之一就是分辨率不斷提高。迄今為止，車載攝像頭的像素數約為 1 至 2MP，但為了獲得更清晰的圖像，預計未來 2 至 5MP 或更高像素將成為主流。

隨著對圖像質量的要求變得越來越高，大數據傳輸成為日益嚴峻的挑戰。ADI 提供的 GMSL (千兆位多媒體串行鏈路) 作為通信接口，可以高速傳輸大量數據，并且可使用簡單的電路傳輸高質量的視頻。

車載攝像頭的另一個趨勢是小型化。為了能在汽車中安裝更多的車載攝像頭，每個攝像頭的尺寸限制變得越來越嚴格。而且，攝像頭越來越多地安裝在不顯眼位置，比如擋風玻璃兩端的 A 柱，這樣駕駛員就不會意識到自己正在被拍攝，這就要求車載攝像頭實現進一步小型化，這正是基于 PoC 的供電系統所期待的。

什么是 PoC？

接下來為大家介紹 PoC (Power over Coax) 技術。傳統的電力系統通過單獨的電纜傳輸視頻信號和電源，每安裝一個額外的攝像頭就需要兩根額外的電纜，這使得縮小尺寸變得困難，增加了電纜成本，并且由于電纜的重量而降低了燃油效率。

另一方面，在 PoC 系統中，電源疊加在信號電纜上，視頻信號和電源通過單根同軸電纜傳輸。由于無需安裝單獨的電源線，并且連接用的連接器也可以集成在一起，從而可以顯著減少布線，進而可以減小尺寸，降低成本，并通過減輕重量來提高燃油效率。PoC 作為一種有助于車載攝像頭小型化的技術而受到關注，其應用正在不斷發展。下圖 (圖1) 為傳統視頻信號傳輸系統與 PoC 的比較：

圖1 傳統視頻信號傳輸系統與 PoC 的比較

Power over coax

通過同軸 (Coax) 電纜傳輸電力

通過將電源疊加到信號電纜上的傳輸方法，無需單獨的電源電纜

目標

GMSL、FPD Link、GVIF

下圖 (圖2) 為 PoC 框圖，在 GMSL PoC 應用中，高速串行數據、UART/I2C 命令和直流電源都存在于同軸電纜上。同軸電源具有較高的 Vout，當考慮負載突降時，不能采用降壓型 DC-DC 供電。

圖2 PoC 框圖

車載攝像頭 PoC 所需電源 IC 的性能

車載攝像頭 PoC 需要什么樣的電源 IC ？車載攝像頭通常由兩塊板組成：攝像頭模塊內裝有攝像頭，由攝像頭控制單元 (ECU) 進行視頻處理。攝像頭模塊捕獲的圖像通過同軸電纜傳輸至 ECU。同時電源從主電池輸入到 ECU ，然后從 ECU 傳輸到攝像頭模塊。下圖 (圖3) 左側為 ECU ，右側為攝像頭模塊：

圖3 使用 PoC 的車載攝像頭電源系統示例

圖中紅框包圍的部分是 PoC 所需的三類 IC：ECU 上放置了 PoC 電源和攝像頭電源保護器。攝像頭模塊裝有攝像頭電源。以下按順序介紹一下每個角色的作用和所需的性能。

PoC 用電源

該電源 IC 將從主電池接收到的電力轉換為 PoC。通常，相機模塊側需要 5V 或更低的電壓，但由于通過同軸電纜供電時存在壓降，因此 PoC 電源會產生稍高的 8-12V 電壓。這時需要注意冷啟動現象，這種現象會導致在低溫環境下啟動發動機時電池電壓明顯下降。換句話說，PoC 電源不僅需要對主電池進行降壓，還需要升壓。因此我們使用可以降壓和升壓 PoC 電源電壓的升降壓轉換器。

相機電源保護器

在 ADAS 和自動駕駛應用中，人的生命直接受到威脅，因此需要能夠檢測攝像頭故障和斷線的保護功能，以符合 ASIL B/C/D 等高安全標準。因此需要在 PoC 電源和同軸電纜之間安裝相機電源保護器。

相機電源

放置一個 DC-DC 轉換器作為相機的電源，以產生相機所需的電力。相機模塊配備圖像傳感器和 GMSL 串行器，需要大約 4 條電源線。

ADI 的汽車 PoC 電源系列

現在我們來介紹一些具體的解決方案。ADI 擁有上述三種類型 IC 的多種產品系列，如下圖 (圖4) 所示。下面將分別介紹具有代表性的解決方案。

圖4 ADI 的 PoC IC 系列

[PoC 用電源] 易于設計的升降壓轉換器 MAX25239/40

PoC 電源解決方案的一個例子是 MAX25239/40，一款具有升壓和降壓功能轉換器。具有 2-42V 寬輸入電壓范圍，耐壓 36V 以上，符合汽車主電源要求，也可冷啟動使用。典型的降壓-升壓轉換器需要四個外部 FET，這往往會增加電路板面積并使設計復雜化。此外布線越長，輻射噪聲就越大。MAX25239/40 內置所有 FET，可實現簡單的布線設計并輕松實現小型化。它還具有高效率和出色的噪聲性能，可以實現不發熱的低噪聲車載 PoC 。下圖 (圖5) 為 MAX25239/40 的典型特征：

圖5 MAX25239/40 典型特征

[相機電源保護器] 兼容 ASIL B/C/D MAX20086-89

相機電源保護器的典型例子是 MAX20086-89，它支持 ASIL B/C/D，具有過壓/低壓診斷、短路診斷等多種診斷功能，并可通過 I2C 接口進行狀態監控。只需安裝 MAX20086 至 MAX20089，即可輕松實現保護功能，非常適合需要可靠性的汽車應用，例如 ADAS。下圖 (圖6) 為 MAX20086-89 的典型特征：

圖6 MAX20086-89 典型特征

[相機電源] MAX20019/20 可實現最大程度的小型化

相機電源解決方案的一個例子是 2 通道輸出、17V 降壓轉換器 MAX20019/20，兼容相機電源所需的 16-17V 耐壓。該器件尺寸極小，僅為 2mm × 3mm，可實現緊湊的電路設計。由于可以從多種選項中選擇固定輸出電壓，因此可以減少用于電壓調整的外部元件，并最大限度地追求小型化。它還具有擴頻功能，可以降低噪音。下圖 (圖7) 為 MAX20019/20 的典型特征：

圖7 MAX20019/20 典型特征

對于需要大幅小型化的相機模塊來說，這是最佳的電源解決方案。下圖 (圖8) 是使用兩個 MAX20019 提供 4 條電源的配置示例。雖然這可以通過 4 通道解決方案來實現，但使用兩個 2 通道解決方案可提供更大的靈活性并簡化組件布局。

圖8 使用 MAX20019 的電源配置示例

應用實例

ADAS (高級駕駛輔助系統)

車載攝像頭模塊