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MPS與芯馳科技聯手打造智能座艙解決方案

作者:時間:2023-04-24來源:MPS收藏

智能汽車座艙中通常都配備多種可增強駕駛體驗的功能。例如,全液晶中控屏和高清顯示屏可以讓用戶體驗更流暢、更簡單;駕駛員通過語音識別功能可以撥打電話,還能實現智能導航;高品質的音響和氛圍燈,就可以擁有觀影和聽音樂的沉浸式體驗。此外,無線下載 (OTA) 技術能夠將駕駛員的手機與車載系統無縫連接;甚至可以監控駕駛員狀態,提供緊急路況預警,駕駛也更加安全了。

本文引用地址:http://www.kongbao21.cn/article/202304/445899.htm

汽車不僅是功能強大的出行助手,也是連接用戶與數字智能的橋梁。消費者與車輛之間頻繁、密切的接觸均通過座艙體現;通過座艙系統,消費者能夠具體地看到汽車越來越智能、越來越創新。

根據 iCVTank 的數據,2020 年全球市場價值 231 億美元,預計到 2026 年將達到 440 億美元。其中以車載信息娛樂市場規模最大,占比達到 64.3%;其次是占 27.05% 的座艙顯示系統和占 4.62% 的抬頭顯示系統。在影響用戶購買決策的關鍵因素(如功率、空間和價格)當中,座艙的可配置性已成為重要的考量因素。

本文將通過介紹 與芯馳科技聯手合作的參考板,探討汽車智能座艙解決方案的硬件支持系統,另外還將討論三個關鍵的電源方案,包括一級電源、二級電源以及背光驅動方案。

汽車智能座艙的計算能力

2021 汽車智能座艙白皮書 指出,主 SoC 的計算能力是決定座艙功能與性能的關鍵。而中央處理器 (CPU) 的計算能力主要通過每秒百萬條指令(Dhrystone DMIPS)來衡量,DMIPS 是指每秒處理多少百萬機器語言指令。為了滿足不斷延展的應用覆蓋范圍,CPU 的計算能力要求也日益增長。截至目前,超過 20kDMIPS 的 SoC 足以滿足智能座艙處理器的要求,并且需求還在不斷提高。

汽車智能座艙可以提供多種功能,包括抬頭顯示系統、視覺感知系統和語音交互系統等。圖 1 對智能座艙系統的典型功能給出了概覽。 

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圖 1: 智能座艙的典型功能

我們將通過高性能的芯馳 X9 芯片來探索智能座艙解決方案的硬件架構(見圖 2)。 

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圖 2:芯馳 X9 系列座艙芯片(圖片來源:芯馳科技)

X9 系列處理器是芯馳科技面向新一代汽車電子座艙的車規級芯片。該系列新型智能座艙技術集成了高性能 CPU、圖形處理單元 (GPU)、AI 加速器、視頻編解碼處理器以及其他加速單元。單個 X9 處理器可同時驅動多達 10 臺高清顯示器(如儀表盤、中控臺、后視鏡和后排娛樂系統),并支持多屏共享與交互,以滿足未來汽車智能座艙的功能需求(見圖 3)。X9 處理器還集成了豐富的接口和總線協議,如 PCIe、USB、CAN-FD(彈性數據速率控制器局域網)和以太網。因此,該系列處理器能夠以低成本無縫銜接各類車載系統。 

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圖 3:芯馳科技最新 X9U 可實現“一芯十屏”

X9 系列包括 X9E、X9M、X9H、X9HP 和 X9U。這些處理器配備了不同數量的 CPU 和 CPU 內核,最大算力達到 100k DMIPS,覆蓋液晶顯示屏(LCD)儀表、中控導航、高端智能座艙等多種座艙應用場景。此外,X9 全系列均兼容多種軟硬件,可以幫助客戶降低開發成本,縮短開發周期,而且一次設計就可適用于不同模型的應用。

與芯馳科技聯手開發 X9H 參考板

X9H 是 X9 系列中的高性能型座艙芯片,采用 6 核 A55 外加數個 R5 核,CPU 算力高達 36K DMIPS,GPU 算力高達 140 GFLOPS。 與芯馳聯手合作開發的 X9H 參考板,可以實現多達 4 屏聯動的智能座艙解決方案。該參考板的輸入端直接由 12V 電池供電。由于 SoC 的供電軌通常多為低于 1V 的電壓等級,因此建議采用兩級電源方案以提高系統轉換效率,同時應對冷啟動和拋負載情況下的電池電壓波動。

一級電源方案

一級電路采用 MPQ4436-AEC1 將 12V 電源轉換為 5V。MPQ4436-AEC1 是一款頻率可調的汽車級同步降壓開關穩壓器,其最大輸入電壓 (VIN) 為 45V,最大輸出電流 (IOUT) 為 6A, 同時支持并聯配置(參見圖 4)。 

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圖 4:MPS 一級電源方案:MPQ4436-AEC1

MPQ4436-AEC1 的功能特性描述如下:

●  4mm x 4mm 超小封裝尺寸減小了布板面積;

●  超高轉換效率支持艙內復雜環境的散熱;

●  動態性能為后級電路提供了穩定的輸出;

●  支持多顆并聯的可拓展性增加了客戶設計的靈活性和平臺的傳承性;

●  豐富的內部保護功能確保了系統可靠性,如帶打嗝模式的過流保護(OCP)和輸入欠壓保護(UVP)。

還有具有展頻功能(FSS)版本的 MPQ4436A-AEC1,展頻功能可降低系統的 EMI 干擾,降低客戶整板的 EMI 設計難度,客戶可以根據需求靈活選擇。

二級電源方案

MPQ217x 汽車級開關穩壓器系列可實現與 X9E、X9M 和 X9H 之間靈活的引腳對引腳兼容。該系列穩壓器包括 MPQ2177-AEC1 (1A IOUT)、MPQ2178-AEC1 (2A IOUT) 和 MPQ2179-AEC1 (3A IOUT),這些器件均支持不同平臺中的統一硬件布局。

以 X9H 為例,根據不同 SoC 電源軌的電流要求,其二級電路由多個 MPQ2179-AEC1 和 MPQ2167A-AEC1 (6A IOUT)組成。

圖 5 顯示了二級電源解決方案的系統架構。 

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圖 5:二級電源解決方案系統架構

采用 MPQ2179-AEC1 和 MPQ2167A-AEC1 實現的二級電路具備如下優勢:

●  MPQ2179 和 MPQ2167A 是專門針對 5V 應用如信息娛樂系統、ADAS、攝像頭和智能座艙等設計的,這些應用均要求快速瞬態響應、超低噪聲、高精度輸出以及良好的散熱性能。

●  采用 MPS 最新的 Bipolar-CMOS-DMOS (BCD) 低電阻工藝,再結合先進的倒裝芯片封裝工藝,可實現較高的系統效率。

●  MPQ2179-AEC1 的 2.4MHz 高開關頻率 (fSW) 減小了電感尺寸,避開了 AM 無線電頻段,而且降低了對汽車無線電頻段的干擾。

●  MPQ2167A-AEC1 采用小尺寸 (3mmx3mm) 封裝,其工作頻率可通過外部電阻設置,最高可達 2.2MHz。該器件還集成了豐富的保護功能,包括逐周期過流保護(OCP)、輸出短路保護(SCP)、輸入欠壓保護(UVP)和輸出過壓保護(OVP)。

背光驅動方案

X9H 最多可支持四路全高清顯示,其屏幕點亮和調光均需要背光驅動芯片。以 MPQ3364-AEC1 為例,該器件為一款升壓 WLED 驅動器,最大工作頻率為 2.2MHz,每通道最大驅動電流為 150mA,可支持高達 50V 的最大輸出電壓 (VOUT)(參見圖 6)。 

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圖 6:MPQ3364-AEC1 典型應用功能框圖

MPQ3364-AEC1 的功能特性描述如下:

●  支持 I2C 接口,且芯片本身支持 3 個 I2C 地址,同一條 I2C 總線可以支持掛 3 顆芯片,方便使用時對多顆芯片進行配置;

●  提供三種可用調光模式:脈寬調制(PWM)調光、模擬調光和混合調光(PWM 和模擬調光),可通過外部引腳進行選擇。PWM 調光比和模擬調光比分別達 15000:1 和 200:1 ,精細的調光比可實現屏幕亮度的微調。

●  支持逐周期電流保護、LED 開路保護和短路保護(SCP)、電感短路保護(SCP0)、輸出過壓保護(OVP)和過溫保護(OTP)。豐富的內部保護功能確保了背光驅動系統安全可靠的運行。

圖 7 展示了 X9H 參考板的多屏交互解決方案,其中面板由 MPQ3364-AEC1 驅動。 

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圖 7:X9H 參考板的多屏交互解決方案(資料來源:芯馳科技)

結語

汽車智能座艙中 SoC 的技術進步對計算能力、主頻和動態響應速度提出了更高的要求。與此同時,它還要求單 Phase 或多 Phase 的輸出電流等級更高。這些因素的綜合將對電源芯片的選擇與設計帶來新的挑戰。

為應對這些挑戰,MPS 與芯馳科技聯手開發 X9H 參考板,共同打造出一款智能座艙解決方案。本文介紹的兩級供電方案不僅可以提高系統的轉換效率,還能支持電池電壓的波動,同時還提供了背光驅動方案。隨著汽車電源行業的持續發展,MPS 不斷創新并推出極具競爭性的產品組合,引領了智能座艙的變革。點擊此處了解我們的汽車級產品(例如 MPQ2179-AEC1)更多信息。



關鍵詞: MPS 智能座艙

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