新年启航，2024 CES展会新品亮相亦忙，小编跟着德州仪器的工程师们，一起探索了2024 TI CES展会上亮相的汽车新款芯片：为卫星架构优化的雷达传感器AWR2544、提高电动汽车电池断开安全的可编程驱动器DRV3946-Q1和DRV3901-Q1，看看他们如何助力打造更智能、更安全的汽车。


何为卫星架构以及它的优势？
如果想通过汽车毫米波雷达，实现汽车360°全景影像，需要像布置卫星一样，在车外不同位置放置上雷达传感器，如下图所示，如果采用边缘计算架构，需要的是每个雷达传感器将各自的数据完整处理完，然后给到中央处理器一个结果，与边缘架构（由单个雷达传感器独立执行所有数据处理）不同，卫星架构的数据处理部分不是完全由边缘的传感器完成，而是会统筹，交给中央处理器判断，通过数据融合，得到的判断准确度会更高，可提升ADAS的准确性，从而让汽车更智能、更安全。此外，卫星雷达架构下，汽车厂商更容易采用无线软件更新来提高系统性能并增强安全性。

图示：边缘架构中的雷达传感器连接到 ADAS ECU

图示：卫星架构中连接到中央 ECU 的雷达传感器

专为卫星架构设计的AWR2544做了哪些优化？
通过下面AWR2944和AWR2544功能对比图，我们可以明显看出，专为卫星架构优化的AWR2544比AWR2944少了DSP部分，也就是我们前面说的，新一代雷达传感器的数据处理并不是独立自主的完成，不需要把整个雷达信号处理结果输出，但也不是把最原始的信号交给中央处理器。这里也说一下AWR2944，它虽然发布比AWR2544早，但是它们都属于TI的第二代雷达产品，两者的射频性能都比第一代提升了50%。另外科普一下TI雷达传感器型号命名规律，第二个数字代表芯片内部处理器的复杂度，数字越大处理能力越强，所以AWR2944的芯片处理能力其实是要比AWR2544强的，它是一个单芯片雷达，就是把所有雷达信号处理在一个芯片上完成。



图：AWR2944功能框图

图：AWR2544功能框图


专为卫星架构设计的 AWR2544是带部分处理能力的芯片，不是一个传统意义上单芯片输出接口的雷达。 除了具有一个集成的 77GHz 收发器，配有四个发送器和四个接收器，可提供更大的距离检测和更好的性能，还包括成本优化型雷达处理加速器和吞吐量增强型 1Gbps 以太网接口，用于生成和流式传输距离 FFT 压缩数据。该器件符合汽车安全完整性等级 B，并可通过硬件安全模块提供安全的执行环境。


浅谈AWR2544制程与封装
AWR2544采用45nm制程，这会不会落后于市面上已有的28nm制程的雷达？关于这方面，德州仪器资深现场应用工程师 Chris Meng 谈到：TI有专门的制程方面的部门，在制程上有自己的研发，在45nm基础上对雷达芯片进行了专门的优化，使得射频性能更高，让用户在45nm制程上达到比更低纳米级别芯片的性能，以及更好的性价比，TI的45nm不止于45nm。

AWR2544采用波导接口封装 (LOP,Launch-on-Package) 技术，采用此封装的主要的好处是雷达传感器尺寸缩减30%、提升了射频性能，将可检测距离扩展到200m以上，该技术可通过印刷电路板 (PCB) 内的波导将信号从封装辐射元件直接传输到 3D 天线。下图展示了带有 3D 波导天线的 AWR2544LOP 评估模块。






LOP不是一个新的技术，曾有客户在使用AWR2243芯片设计时候，PCB板上通过退线接到波导芯片上，而这次新品TI直接采用LOP封装，会使得天线信噪比会更好一些，同时可以比使用普通天线节约PCB成本，不需要使用昂贵的射频PCB材料，PCB板可以做得更小，不需要用一些微孔。还有就是具有一定的灵活性，一般天线一旦做成了，它的FOV、增益就固定了，如果要改变，就要重新设计PCB，但如果用LOP技术，PCB无需改动，只需要替换掉下面的波导天线，就可以实现不同的天线的FOV和增益等。



提高 HEV/EV 电池断开系统的安全性和效率的驱动器新品
电动汽车的电池管理系统 (BMS) 中高压继电器和断路熔断器是配电部分不可少器件，要求更高电压、电流、效率和可靠性的需求不断增长，TT 根据这方面的需求，2024新推出了两款可编程集成驱动器，所谓的可编程是指可以通过SPI接口去调节它的驱动电流和时间。一个是集成式的接触器驱动器（Contactor Driver）DRV3946-Q1，一个是可实现智能热熔丝的状态系统的爆管驱动器（Pyrofuse Driver）DRV3901-Q1，两者均符合ISO26262的功能安全标准。

图示：BMW 配电中的电池断开熔断器和高压继电器


关于集成式的接触系统驱动器DRV3946-Q1，可应用于驱动汽车应用中的两个螺线管。它集成了一个峰值保持电流控制器，峰值电流可以让它快速吸合继电器，瞬间吸合可提高系统安全性；集成了一个保持电流控制器，在系统吸合之后可以通过小电流维持吸合状态，节省系统功耗。此外，它可以通过集成式的峰值保持电流和低欧姆功率控制级来提高系统功效。也就是说它本身内置的阻抗非常低，芯片本身的功耗会非常低。第一，它本身发热会降低，减少系统设计复杂性。第二，它对系统整体电池功率消耗也会降低。第三，它的广泛性。这个方案不仅仅是可以利用于螺旋管类型的电流控制，还可以利用各种不同的Contactor Driver，驱动各种不同类型的继电器和开关。

图示：DRV3946-Q1简化版原理图

关于集成式的爆管驱动器DRV3901-Q1，它是一款专为电动汽车热熔丝应用而设计的高集成度爆管驱动器，与市面上通过多个芯片构建的离散方案比较，自然是可以降低系统复杂度，提高效率。它包括驱动爆管负载所需的电源、电流检测和调节以及诊断和保护功能。相比传统爆管驱动器，它还具有硬件引脚触发接口、储能电容器诊断、可寻址 SPI 以及集成电荷泵和额外部署电流选项的优化驱动器级。

图示：DRV3901-Q1简化版原理图

汽车未来可期众多，芯品应运而生者众多也，期待2024的汽车赛道，精彩不断。