Power-Tipp Stromversorgungen für Eckradar-Systeme

Für Fahrzeug-Radarsysteme muss die Stromversorgung sorgfältig entwickelt werden. Der LP87745-Q1 hilft bei der Realisierung von Systemen gemäß ASIL C. Mit seinen neuartigen Funktionen erleichtert er nicht nur das Design von Stromversorgungen für Eckradar-Systeme.

In den Sicherheits-, Fahrassistenz- und autonomen Fahrsystemen moderner Automobile verdrängt die Radartechnik, die durch große Reichweite sowie hohe Auflösung und Genauigkeit gekennzeichnet ist, seit rund zehn Jahren mehr und mehr die bisherigen Sensormodalitäten. Da per Radar die Distanz und die radiale Geschwindigkeit von Objekten bei jeglichen Wetterbedingungen direkt gemessen werden kann, gestaltet sich die Einhaltung der NCAP-Vorgaben (New Car Assessment Program) einfacher.

Klar auf dem Vormarsch ist insbesondere das so genannte Eckradar, das an allen vier Ecken eines Fahrzeugs Radarsensoren platziert wird und seine Daten über schmalbandige Netzwerke wie etwa CAN-FD an die Auswerteeinheit übermittelt, damit sie für Fahrassistenz-Funktionen genutzt werden können.

Damit ein Eckradar wirklich zuverlässig arbeitet, muss die verwendete Stromversorgung ganz bestimmte Voraussetzungen erfüllen, was beispielsweise das Rauschen, die Welligkeit, die Leistung und die Wärmeentwicklung betrifft. Im Vordergrund stehen hier drei Anforderungen:

• Platzbedarf – Je kompakter die Stromversorgung ist, umso höher ist ihre Leistungsdichte und umso mehr Flexibilität besteht insbesondere bei den beengten Platzverhältnissen von Eckradar-Systemen.

• Niedriges Welligkeits- und Rauschniveau –Welligkeit und Rauschen wirken sich unmittelbar auf die Eigenschaften des Radarsystems aus. Die Verwendung von nachgeschalteten LC-Filtern oder LDO-Reglern kann zwar Abhilfe bringen, jedoch sind sich diese Lösungen ungünstig, was den Platzbedarf, die Wärmeentwicklung und die Kosten betrifft.

• Temperaturniveau der Stromversorgung – Je kleiner die Radar-Stromversorgung ist, umso mehr Wärme wird pro Flächeneinheit erzeugt. Je weiter aber die Temperatur ansteigt, umso mehr werden die Integrität und die Lebensdauer der Stromversorgung beeinträchtigt. Bei einer Überhitzung des Radarchips aber muss die Verarbeitungsgeschwindigkeit herabgesetzt oder der Betrieb sogar ganz eingestellt werden. Besonders bei Eckradar-Systemen können hohe Temperaturen die Fähigkeit zum Messen der Distanz und Geschwindigkeit von Objekten verschlechtern.

Die Vorteile von Power-Management ICs

Mit einem PMIC (Power-Management Integrated Circuit) lässt sich die angestrebte hohe Leistungsdichte mit kleineren Lösungsabmessungen und einer einfacheren Architektur erzielen als mit einer diskreten Implementierung. PMICs mit eingebautem Sequencing können zudem Hilfestellung bei der Temperaturüberwachung und der Einhaltung der einschlägigen Automotive Safety Integrity Levels leisten.

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Für die Versorgung von monolithischen Radar-ICs kommen PMICs in Betracht, die drei rauscharme Abwärtswandler und einen 5-V-Aufwärtswandler enthalten, wie etwa der speziell für Radarsensoren entwickelte LP87745-Q1. Die eingebauten Gleichspannungswandler des Bausteins tragen zur Senkung der Gesamtkosten bei, erzeugen weniger Störgrößen, senken die Welligkeitsamplitude und ermöglichen eine Schaltfrequenz von 17,6 MHz, was hauptsächlich zwei Vorteile hat: Es werden keine nachgeschalteten LC-Filter für die einzelnen Versorgungsspannungen benötigt, da die Schaltfrequenz über der Zwischenfrequenz der Radartechnik angesiedelt ist. Eine hohe Schaltfrequenz senkt die Amplitude der Welligkeit und reduziert die Störaussendungen, und auch das Rauschniveau lässt sich leichter kontrollieren.

Dank des Wegfalls externer LC-Filter und LDOs entwickelt die Lösung auf Basis des LP87745-Q1 weniger Wärme, sodass die HF-Eigenschaften des Radar-Chipsatzes nicht beeinträchtigt werden. Wie man in Bild 1 sieht, besitzt der LP87745-Q1 einen 5-V-Ausgang für CAN-FD-basierte Radar-Chipsätze wie den AWR2944.

Fazit: Damit Radarsysteme den Fahrzeuginsassen einen möglichst wirksamen Schutz bieten können, muss ihre Stromversorgung sorgfältig entwickelt werden. Der LP87745-Q1 hilft bei der Realisierung von Systemen gemäß ASIL C. Mit seinen neuartigen Funktionen erleichtert er nicht nur das Design von Stromversorgungen für Eckradar-Systeme, sondern kommt auch für weitere Radar-Anwendungen in modernen Fahrzeugen in Frage. (kr)

* Philip Homsombat ist Product Marketing Engineer Power Management Integrated Circuit bei Texas Instruments in Dallas / USA.

* Abby Kainer ist Product Marketing Engineer Power Management Integrated Circuit bei Texas Instruments in Dallas / USA:

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