ADAS可靠性設計，不可或缺的幾顆料！

在汽車行業(yè)發(fā)展的一百多年間，對安全性和舒適性的追求一直是一條發(fā)展主線，而高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的主旨就是“用更舒適的方式實現(xiàn)更安全的駕駛”，因此其也就成了今天汽車領域各路玩家競逐的一條重要賽道。

簡單地講，ADAS就是利用各種車載傳感器（攝像頭、毫米波雷達和激光雷達等），感知汽車周圍的環(huán)境信息，通過收集和分析數(shù)據(jù)，實現(xiàn)物體辨識、偵測追蹤、測距測速等功能，判斷車輛的安全狀態(tài)，及時向駕駛者發(fā)出危險警示，甚至是觸發(fā)車輛的主動安全措施，自動做出正確處置。

快速發(fā)展的ADAS市場

根據(jù)Fortune Business Insights的研究報告，全球ADAS市場規(guī)模在2022年為436.2億美元，至2029年將攀升至1,243.1億美元，復合年增長率高達16.1%。之所以市場對ADAS如此青睞，主要歸功于以下幾大驅動力：

首先，面向“零事故”的終極愿景，世界各地政府成為了ADAS等安全技術的積極推動者，政府主導或參與的一系列汽車安全標準（如NCAP、IIHS、ICAT等），規(guī)定了越來越清晰、也越來越高的汽車安全紅線，促使越來越多的ADAS功能逐漸成了新車的標配。

其次，技術驅動下的需求升級也是一個關鍵推手。一方面汽車用戶在追求更智能、更安全的駕駛體驗；另一方面技術的進步使得以往“高冷”、昂貴的ADAS功能，得以下探到大眾化的市場，惠及更多的人群，成就了一場“雙向奔赴”。

再有，ADAS是邁向真正自動駕駛的必由之路，通過ADAS積累的專業(yè)技術、市場經(jīng)驗，以及尤為重要的海量數(shù)據(jù)，都將成為構建未來智慧出行世界的基石，因此產(chǎn)業(yè)鏈上的所有玩家都不想從起點處就掉隊，都在持續(xù)地投入。

ADAS中關鍵的可靠性設計

在自動駕駛的分級中，大多數(shù)ADAS功能處于L1和L2級別，目前正全力向L2+挺進。這個演進的過程似乎并不像我們期望的那么快，這是因為人們面臨著諸多前所未有的挑戰(zhàn)，需要經(jīng)歷大量探索和試錯過程，以打磨出更高級別ADAS和自動駕駛所需的技術。

盤點ADAS關鍵的賦能技術，大家對以下三個想必都不陌生：

傳感器技術：包括攝像頭、毫米波雷達、激光雷達等先進的環(huán)境傳感器及其組合，這些技術各自在不斷迭代優(yōu)化，彼此之間又相互補強，讓ADAS實現(xiàn)360°無死角的環(huán)境感知能力，并為安全分析和決策提供關鍵的數(shù)據(jù)。

AI技術：從邊緣的傳感器，到車輛域/區(qū)域控制器、中央控制單元，以及遙遠的云端，AI和機器學習功能正在被引入到每個計算和處理環(huán)節(jié)，以支持ADAS基于環(huán)境數(shù)據(jù)做出更為精準和正確的決策。

車輛架構：新一代的汽車電子電氣架構的演進，讓分布在車輛各處的傳感器、ECU等ADAS關鍵部件以更優(yōu)的方式整合在一起，實現(xiàn)高效可靠的數(shù)據(jù)交互，做出及時準確的響應。

不過，除了以上這些大家耳熟能詳?shù)慕裹c技術，還有一個對于ADAS來講至關重要卻往往容易被忽視的技術——這就是可靠性設計。

可靠性設計，可以理解為利用一系列方法，消除產(chǎn)品潛在的缺陷和薄弱的環(huán)節(jié)，防止故障和失效的發(fā)生，令產(chǎn)品在特定環(huán)境和設計生命周期中能夠穩(wěn)定地工作。不難理解，對于ADAS這類與生命財產(chǎn)安全息息相關的應用，可靠性設計尤為重要，也是上述各類ADAS賦能技術更大限度發(fā)揮效力的基石。

電子產(chǎn)品（當然也包括ADAS）的可靠性設計需要多方面的考量，比如機械應力和環(huán)境的耐受性、熱設計、冗余設計等等，而從電路設計的角度來看，有兩個核心課題必須認真應對。

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第一個課題是EMC（電子兼容）設計。電子系統(tǒng)中的各種電路，工作時會產(chǎn)生大量相互干擾的高頻電磁波，即EMI。EMI還會通過PCB布線或外接線纜向外輻射，造成電磁輻射污染，影響其他電子設備的正常工作。在汽車這種空間有限的電磁環(huán)境中，EMI危害會更大，進而對信號質(zhì)量和系統(tǒng)可靠性造成負面影響——這種影響對于ADAS來講，可能是致命的缺陷。

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第二個課題是電路保護。電路保護的作用就是確保電子系統(tǒng)中的敏感元器件和電路在受到過壓、過流、浪涌、過溫、ESD/EMI等影響下不受損壞，這對于ADAS中關鍵的SoC芯片、數(shù)據(jù)傳輸接口、電源系統(tǒng)等，都是必不可少的一環(huán)。

在電磁兼容和電路保護領域，Bourns一直是一個極具競爭力的實力玩家，這樣的優(yōu)勢自然也延伸到了ADAS領域。Bourns提供的一系列車規(guī)級元器件，都是ADAS可靠性設計中不可或缺的存在。

本文就為大家推薦幾款Bourns的元器件產(chǎn)品，來看看它們是如何為ADAS的可靠性設計提供助力的。

緊湊可靠的共模片式電感

在電子電路中，共模干擾是EMC設計中一個主要的挑戰(zhàn)。所謂共模干擾是指同一電路中，多條信號線或電源線在共用接地或電源時，會產(chǎn)生相對于地（或電源）的共模電壓，這種電壓會被誤認為是信號電壓而進入接收端，從而影響信號傳輸速度和完整性。而且，如果共模信號不經(jīng)過衰減過濾，很容易通過接口數(shù)據(jù)線產(chǎn)生共模輻射，進而對周圍的電子系統(tǒng)造成EMI干擾。

共模電感（也被稱為共模扼流圈）就是消除信號線上共模干擾的關鍵磁性元件。它由兩個尺寸相同、匝數(shù)相同的線圈對稱地繞制在同一個鐵氧體環(huán)形磁芯上，形成一個四端器件，當共模電流流過共模電感時，兩個線圈中的電流方向相同，產(chǎn)生的磁通量同向相加，導致電感量增大，從而對共模電流起到抑制作用。

電路設計中對于共模電感的要求有兩點：一方面要能夠濾除信號線上共模電磁干擾，另一方面元件自身也要做到不會向外發(fā)出電磁干擾，避免影響同一電磁環(huán)境下的其他電子設備。

Bourns的SRF3225AB和SRF3225TAC汽車級共模片式電感，就是為滿足這樣的設計要求而精心打造的。它們采用鐵氧體磁芯結構，設有雙線繞組，具有高阻抗特性，支持很寬的EMI抑制頻率范圍。這些共模片式電感在緊湊的封裝中，還采用了屏蔽式結構，可以更大限度地抑制元件自身的輻射。

SRF3225AB和SRF3225TAC均符合AEC-Q200標準，適用于高可靠性和高耐久性的車載應用。SRF3225AB可用于在2線UTP電纜汽車音頻總線系統(tǒng)中提供噪聲抑制，SRF3225TAC設計則可用于經(jīng)典CAN和更高數(shù)據(jù)速率的CAN-FD II類應用中的共模噪聲抑制，以及100Base-T1以太網(wǎng)的濾波應用。

圖1：SRF3225AB和SRF3225TAC共模電感（圖源：Bourns）

屏蔽型大電流車用功率電感

功率電感是DC-DC電源中的重要元件，用于實現(xiàn)存儲能量、平順直流電源、濾除電路噪聲等功能。隨著汽車電子和電氣化的發(fā)展，對車用功率電感的需求也日趨旺盛。

車用功率電感的選型，有幾個剛需：一是要支持大電流，滿足更高功率的應用要求；二是小型化設計，以應對有限的汽車空間限制；三是要盡可能控制好電感的漏磁，減少EMI對其他車載設備的影響，以滿足更為嚴格的汽車EMC設計要求。

Bourns的車用SRR屏蔽型大電流功率電感，就是專為應對上述苛刻的汽車應用要求而設計的，該系列產(chǎn)品符合AEC-Q200標準，提供1μH至1000μH的電感值，占板面積僅為6.7mm x 6.7mm至12mm x 12mm，高度為4mm至10mm，外形緊湊。由于采用了屏蔽式的設計，很好地解決了功率電感漏磁和EMI問題，有助于簡化系統(tǒng)EMC設計的復雜性，是ADAS、車載信息/娛樂系統(tǒng)和照明等應用的理想之選。

圖2：SRR車用功率電感（圖源：Bourns）

6600W車用TVS二極管

做電路保護設計的工程師，對瞬態(tài)電壓抑制（TVS）二極管都不會陌生。在電路中，TVS被用來保護下游的IC免受由ESD或EOS波動引發(fā)的意外瞬態(tài)過電壓和過電流影響，具有響應速度快、功率高、壽命長等特點。

TVS二極管按照功率大小，通常以3000W為界，被分為大功率TVS和小功率TVS兩類：前者由于能夠承受更大能量的沖擊，主要應用于電源系統(tǒng)，保護電源免于大能量浪涌的沖擊；后者主要防范能量較小的脈沖，通常用于敏感線路的ESD泄放。

為了應對汽車電子系統(tǒng)中（包括ADAS）直流電源和數(shù)據(jù)線的電壓瞬變并提供ESD保護，Bourns推出了SM8S-Q系列功率TVS二極管，它們具有16V至43V的電壓范圍，峰值功耗額定值可高達6,600W。SM8S-Q系列還具有極快的響應時間——在0V至擊穿電壓范圍內(nèi)的典型值不到1.0皮秒。

SM8S-Q系列TVS二極管符合AEC-Q101標準，具有-55°C至+175°C很寬的工作溫度范圍，非常適合用于ADAS以及高峰值功率、負載開關和照明、高溫等各類汽車應用。

圖3：SM8S-Q TVS二極管（圖源：Bourns）

本文小結

作為邁向未來自動駕駛和智慧出行的必由之路，ADAS技術的演進和產(chǎn)品的商用備受關注。在討論ADAS的關鍵賦能技術時，電路保護和電磁兼容等可靠性設計不能被忽視。

Bourns豐富的車用元器件產(chǎn)品組合，可以為ADAS不同應用場景中的可靠性設計提供理想的解決方案。

想深入了解ADAS可靠性設計中，有哪些不可或缺的Bourns元件，請訪問貿(mào)澤電子相關的產(chǎn)品專題頁面——