汽車(chē)子系統(tǒng)如何輕松實(shí)現(xiàn)互連？

在過(guò)去，汽車(chē)信息娛樂(lè)系統(tǒng)主要采用5V和3.3V電壓的電源進(jìn)行供電，這是由于汽車(chē)系統(tǒng)中現(xiàn)成的12-14V蓄電池可以將電壓降至較低水平。而如今，若干的關(guān)鍵因素進(jìn)一步趨動(dòng)著車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)、高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)和集群系統(tǒng)在更低電壓下運(yùn)行的需求。

過(guò)去的十年中，移動(dòng)和計(jì)算系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域取得了迅猛的發(fā)展，從而使人們能夠流暢運(yùn)行多種音頻和視頻功能并且獲得豐富的體驗(yàn)。逐漸的，消費(fèi)者也希望能夠在其汽車(chē)信息娛樂(lè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)同樣的內(nèi)容和功能。此前，汽車(chē)制造商往往通過(guò)帶有藍(lán)牙功能的單點(diǎn)觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)這一需求，而如今則開(kāi)始采用平板電腦大小的多觸點(diǎn)顯示屏。這種顯示屏可支持網(wǎng)絡(luò)接入、高清多媒體接口(HDMI)和USB接口等多重功能。

汽車(chē)一級(jí)制造商充分利用了為移動(dòng)和計(jì)算技術(shù)而建立的電子基礎(chǔ)設(shè)施，并將其應(yīng)用于汽車(chē)信息娛樂(lè)系統(tǒng)和集群系統(tǒng)中。這些日益復(fù)雜的系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，使OEM(原始設(shè)備制造商)能夠根據(jù)汽車(chē)等級(jí)選配系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。而要最大限度地發(fā)揮這些混合模式電壓系統(tǒng)的功能，則需要使用電壓電平轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)不同子系統(tǒng)的互連。

將3.3V設(shè)備與之前的5V系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接時(shí)，主要存在兩個(gè)方面的問(wèn)題。一方面，3.3V系統(tǒng)的VOH(輸出高電壓)無(wú)法滿(mǎn)足5V系統(tǒng)所需的VIH(輸入高電壓)閾值，而5V系統(tǒng)的VOL(輸出低電壓)也無(wú)法滿(mǎn)足3.3V系統(tǒng)對(duì)VIL(輸入低電壓)的需求。在電壓更低的系統(tǒng)中，VOH/VIH和VOL /VIL的不兼容性差異較小，這個(gè)問(wèn)題往往不容易引起重視。設(shè)備在起初階段似乎可以通信，但隨后會(huì)由于VOL和VI之間的差異過(guò)小而停止通信。在類(lèi)似汽車(chē)這樣更大的溫度范圍內(nèi)，閾值不匹配的問(wèn)題將會(huì)進(jìn)一步凸顯。

要解決這一問(wèn)題，工程師可以采用德州儀器(TI)汽車(chē)級(jí)電壓電平轉(zhuǎn)換器的全系產(chǎn)品。SN74LVCxxT245- Q1、SN74AVCxxT245-Q1、TXB010x-Q1和TXS010x-Q1系列都是解決電壓失配問(wèn)題的理想選擇，系列名稱(chēng)中的“x”表示需轉(zhuǎn)換的位數(shù)或通道數(shù)。根據(jù)不同的輸出類(lèi)型(推、挽或開(kāi)漏)、負(fù)載狀況和信號(hào)方向，可以選用適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案來(lái)將“電平位移”至所需的電壓。

SN74LVCxxT245-Q1和SN74AVCxxT245-Q1系列非常適合用于連接多臺(tái)設(shè)備或者負(fù)載更大的總線(xiàn)。這些設(shè)備可提供高達(dá)12mA的電流，專(zhuān)門(mén)用于驅(qū)動(dòng)高達(dá)15pF的負(fù)載。同時(shí)，這也意味著主處理器需要控制設(shè)備的數(shù)據(jù)流。

TXB010x-Q1系列設(shè)備適用于混合電壓/混合方向的總線(xiàn)應(yīng)用。此類(lèi)設(shè)備無(wú)需主處理器的干預(yù)便可即插即用，成為完全自主的解決方案。不過(guò)，由于其電流驅(qū)動(dòng)能力相對(duì)較低，因此更加適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的總線(xiàn)應(yīng)用。

與TXB010x-Q1系列頗為相似的是，TXS010x-Q1同樣無(wú)需處理器干預(yù)，但其主要針對(duì)開(kāi)漏應(yīng)用(如：I2C)或會(huì)出現(xiàn)外部上拉電壓的復(fù)位/中斷引腳。

下一代的“啟停”系統(tǒng)可提供3V以下的電池電壓，這將進(jìn)一步加快向更低電壓子系統(tǒng)的遷移。無(wú)論對(duì)信息娛樂(lè)系統(tǒng)、集群系統(tǒng)還是ADAS而言，電壓電平轉(zhuǎn)換都是一項(xiàng)不可或缺的重要技術(shù)。