汽车子系统如何轻松实现互连

在过去，汽车信息娱乐系统主要采用5V和3.3V电压的电源进行供电，这是由于汽车系统中现成的12-14V蓄电池可以将电压降至较低水平。而如今，若干的关键因素进一步趋动着车载信息娱乐系统、高级驾驶员辅助系统(ADAS)和集群系统在更低电压下运行的需求。

过去的十年中，移动和计算系统技术领域取得了迅猛的发展，从而使人们能够流畅运行多种音频和视频功能并且获得丰富的体验。逐渐的，消费者也希望能够在其汽车信息娱乐系统中实现同样的内容和功能。此前，汽车制造商往往通过带有蓝牙功能的单点触摸屏来实现这一需求，而如今则开始采用平板电脑大小的多触点显示屏。这种显示屏可支持网络接入、高清多媒体接口(HDMI)和USB接口等多重功能。



汽车一级制造商充分利用了为移动和计算技术而建立的电子基础设施，并将其应用于汽车信息娱乐系统和集群系统中。这些日益复杂的系统采用模块化设计，使OEM（原始设备制造商）能够根据汽车等级选配系统的各项功能。而要最大限度地发挥这些混合模式电压系统的功能，则需要使用电压电平转换器实现不同子系统的互连。



将3.3V设备与之前的5V系统进行对接时，主要存在两个方面的问题。一方面，3.3V系统的V_OH（输出高电压）无法满足5V系统所需的V_IH（输入高电压）阈值，而5V系统的V_OL（输出低电压）也无法满足3.3V系统对V_IL（输入低电压）的需求。在电压更低的系统中，V_OH/V_IH和V_OL/V_IL的不兼容性差异较小，这个问题往往不容易引起重视。设备在起初阶段似乎可以通信，但随后会由于V_OL和V_I之间的差异过小而停止通信。在类似汽车这样更大的温度范围内，阈值不匹配的问题将会进一步凸显。



要解决这一问题，工程师可以采用德州仪器(TI)汽车级电压电平转换器的全系产品。SN74LVCxxT245-Q1、SN74AVCxxT245-Q1、TXB010x-Q1和TXS010x-Q1系列都是解决电压失配问题的理想选择，系列名称中的“x”表示需转换的位数或通道数。根据不同的输出类型（推、挽或开漏）、负载状况和信号方向，可以选用适当的解决方案来将“电平位移”至所需的电压。

SN74LVCxxT245-Q1和SN74AVCxxT245-Q1系列非常适合用于连接多台设备或者负载更大的总线。这些设备可提供高达12mA的电流，专门用于驱动高达15pF的负载。同时，这也意味着主处理器需要控制设备的数据流。

TXB010x-Q1系列设备适用于混合电压/混合方向的总线应用。此类设备无需主处理器的干预便可即插即用，成为完全自主的解决方案。不过，由于其电流驱动能力相对较低，因此更加适用于点对点的总线应用。

与TXB010x-Q1系列颇为相似的是，TXS010x-Q1同样无需处理器干预，但其主要针对开漏应用（如：I²C）或会出现外部上拉电压的复位/中断引脚。

下一代的“启停”系统可提供3V以下的电池电压，这将进一步加快向更低电压子系统的迁移。无论对信息娱乐系统、集群系统还是ADAS而言，电压电平转换都是一项不可或缺的重要技术。