羅姆發布車載電源樹參考設計白皮書

前言

近年來，隨著汽車事故預防措施和自動駕駛技術的發展，對支持高等級安全要求（ASIL）的高級駕駛輔助系統（ADAS）的需求也與日俱增。自動駕駛是指由搭載于汽車中的單元代替駕駛員執行人類駕駛汽車的四個要素（通過耳朵和眼睛進行“認知”，通過大腦進行“預測”和“判斷”，通過方向盤和油門進行“操作”）的駕駛。要想實現安全的自動駕駛，需要準確的感應和及時的顯示和控制。因此，硬件中攝像頭和傳感器的使用數量呈增加趨勢，并且為了能夠準確地告知情況，對信息娛樂系統也提出了多功能化要求。

在這種情況下，用于實現安全功能的單元還需要監控內部運行狀態，并注意因單元故障而導致的功能喪失情況。這也需要電子電路來監控每個單元內部的運行狀態，這將使電子電路變得更復雜，使單元和系統設計需要投入的時間變得更長。

市場所需的參考設計

隨著車載單元數量的增加以及必須通過電子電路實現的功能的增加，ADAS/信息娛樂系統外圍單元的電子電路需要進行以下復雜的設計：

隨著攝像頭和傳感器數量的增加，需要安裝的電子元器件數量也在增加，需要供給的電源軌也變得越來越復雜，因此需要在成本、尺寸和特性方面進行優化組合。
由于不能犧牲續航里程，因此就需要高效率的電源系統。
由于除了功能設計之外還存在其他設計元素（例如CISPR25Class5的噪聲標準），因此不僅需要設計產品本身，還需要設計整個車載單元。
要改進單元和系統的安全功能，就需要能夠監控電源軌、檢測電子電路故障并將相應信息傳輸給CPU的功能。

為了滿足此類市場需求，ROHM開發了滿足單元設計所需設計元素的參考設計，并開始公開設計數據。

參考設計“REFRPT001”的概要

此次介紹的參考設計“REFRPT001”的概要如下：

配備8個系統的電源功能，涵蓋ADAS/信息娛樂功能所需的電源軌。
二次（*1）DC/DC轉換器IC采用“BD9S系列”，該系列產品具有超小型和超高效的特點。
電源監控IC采用“BD39040MUF-C”，可以監控全部8個系統的輸出電壓，并具備IC自我診斷功能，有助于提高功能安全等級。
已完成系統級驗證

-已完成標準電氣特性測試

-已完成EMC測試（在沒有輸入濾波器的條件下，符合CISPR25Class5要求）

-已完成熱測試（分散配置高效率DC/DC轉換器IC，可分散熱量）

所使用的IC和分立元器件均符合車載AEC-Q100和AEC-Q101標準。
主要IC均支持功能安全“FSsupporTIve（*2）”。

參考設計“REFRPT001”的參考板“REFRPT001-EVK-001”的外觀圖（圖1）和框圖（圖2）如下。假定條件：從2個系統的一次DC/DC轉換器“BD9P系列”分別分支出4個系統輸出，并為SoC、MCU和CAN設備供電。另外，由于8個系統的輸出電源軌均由電源監控IC負責監控，因此有助于提高功能安全系統的等級。

圖1.參考板“REFRPT001-EVK-001”的外觀圖

圖2.參考設計“REFRPT001”的框圖

接下來是作為評估數據而公開的EMC測試結果。從測試結果可以看出，即使讓整個參考板運行，在沒有輸入濾波器的情況下，EMC輻射噪聲（天線垂直）（圖3）、輻射噪聲（天線水平）（圖4）和傳導噪聲（圖5）均符合CISPR25Class5標準。在PCB上還預先預備了用于增加噪聲特性余量的輸入濾波器安裝圖案，因此還可以針對會對整個單元的改進工作具有重大影響的EMC問題采取增加輸入濾波器的措施。