ZHCU798 January   2022

 

  1.   说明
  2.   资源
  3.   特性
  4.   应用
  5.   5
  6. 1系统说明
    1. 1.1 关键系统规格
  7. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
      1. 2.2.1 PCB 和外形因数
      2. 2.2.2 电源设计
        1. 2.2.2.1 POC 滤波器
        2. 2.2.2.2 电源注意事项
          1. 2.2.2.2.1 选择外部元件
          2. 2.2.2.2.2 选择降压稳压器 1 电感器
          3. 2.2.2.2.3 选择降压稳压器 2 电感器和降压稳压器 3 电感器
        3. 2.2.2.3 功能安全
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1 OX01F10 成像仪
      2. 2.3.2 DS90UB933-Q1
      3. 2.3.3 TPS650320-Q1
    4. 2.4 系统设计原理
  8. 3硬件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 硬件要求
      1. 3.1.1 硬件设置
      2. 3.1.2 FPD-Link III I2C 初始化
      3. 3.1.3 OX01F10 初始化
    2. 3.2 测试设置
      1. 3.2.1 电源启动
      2. 3.2.2 用于验证 I2C 通信的设置
    3. 3.3 测试结果
      1. 3.3.1 电源启动
      2. 3.3.2 电源启动 - 1.8V 电源轨和 PDB
      3. 3.3.3 电源电压纹波
      4. 3.3.4 电源负载电流
      5. 3.3.5 I2C 通信
  9. 4设计和文档支持
    1. 4.1 设计文件
      1. 4.1.1 原理图
      2. 4.1.2 物料清单
      3. 4.1.3 PCB 布局建议
        1. 4.1.3.1 布局图
        2. 4.1.3.2 PMIC 布局建议
        3. 4.1.3.3 串行器布局建议
        4. 4.1.3.4 成像仪布局建议
        5. 4.1.3.5 PCB 层堆叠相关建议
      4. 4.1.4 Altium 项目
      5. 4.1.5 Gerber 文件
  10. 5工具与软件
  11. 6文档支持
  12. 7支持资源
  13. 8商标
2.2.2.2.1 选择外部元件

为简单起见，假设降压稳压器在这些工作条件下的效率为 85%，根据Equation5 计算 LDO 的效率。

Equation2. ηLDO=VOUTVIN
假设开关稳压器的效率为 85%，根据Equation5 计算系统和降压稳压器 1 的电流。

表 2-2 显示了相较于摄像头模块要求的各稳压器的负载能力。TPS650320-Q1 器件能够为系统供电，并具有足够的裕量，以应对电流在典型值和最大值之间的变化。

表 2-2 稳压器负载能力
稳压器输出电压 (V)最大电流 (mA)所需电流 (mA)
降压稳压器 13.8800160
降压稳压器 21.8600122
降压稳压器 31.1600170
LDO3.330033

基于电源要求确定 TPS650320-Q1 器件适用后，便可根据数据表建议快速选择外部元件，从而简化设计流程。这些建议如图 2-5 和Equation5 所示。

GUID-1172DD63-52B2-401B-BE6A-AB5B8E99BC81-low.gif图 2-5 TPS650320-Q1 典型应用电路
表 2-3 TPS650330-Q1 的推荐元件
元件说明 值单位
CVSYS,VSYS_SVSYS 和 VSYS_S 去耦10µF
CPVIN_B1降压稳压器 1 输入电容器10µF
LSW_B1降压稳压器 1 电感器

2.2

µH
COUT_B1降压稳压器 1 输出电容器10µF
CPVIN_B2降压稳压器 2 输入电容器10µF
LSW_B2降压稳压器 2 电感器1.0µH
COUT_B2降压稳压器 2 输出电容器10µF
CPVIN_B3降压稳压器 3 输入电容器10µF
LSW_B3降压稳压器 3 电感器1.0µH
COUT_B3降压稳压器 3 输出电容器10µF
CPVIN_LDOLDO 输入电容器1.0µF
COUT_LDOLDO 输出电容器2.2µF

较高且固定的 2.3MHz PWM 开关频率支持使用小型电感器，并提供快速瞬态响应。通常情况下，建议降压稳压器 1 通道输出电感值为 2.2µH。该值有助于更大限度地减小电感器纹波电流。

选择电感值后，仍需一个具有合适的饱和电流的电感器来满足设计需求。该电流需结合稳态电源电流和电感器纹波电流。电流额定值需要足够高，但也需要尽可能小，从而减小电感器的物理尺寸。使用Equation3 计算电感器纹波电流。

Equation3. GUID-E90486CD-8F03-47AB-B8A1-2A7229ABA7CA-low.gif

其中：

  • IL(max) 是最大电感器电流
  • ΔIL 是电感器纹波电流峰峰值
  • L(min) 是最小有效电感值
  • fSW 是实际 PWM 开关频率

此参考设计采用 TPS650330-Q1，参数为：

  • VOUT = 3.3V
  • VIN(max) = 18.3V
  • L(min) = 2.2µH
  • fSW = 2.3 MHz

根据这些参数可计算得出电感器电流 ∆IL = 535mA。稳压器的系统最大电流消耗为 327mA。最小饱和电流的计算方式如下：

Equation4. GUID-82D9BCB1-CD66-4116-ABA0-99DF84FAEA12-low.gif

此设计中的 TPS650330-Q1 器件采用 Murata® LQM2MPN2R2NG0，其额定电流为 1.2A，最大直流电阻为 138mΩ。此外，该器件的工作温度范围为 –55°C 至 125°C，采用 2mm × 1.6mm 的超小型封装。