TI于CES2024发布一款全新卫星架构单片毫米波雷达和两款全新驱动器芯片，助力打造更智能、安全的汽车

据贝哲斯咨询的数据，2022年全球汽车毫米波雷达市场规模达到492.35亿人民币，预测至2028年，全球汽车毫米波雷达市场规模将会达到2858.93亿元，预测期间内将达到33.78%的年均复合增长率。毫米波雷达的创新技术突破和应用将会让未来汽车变得更加智能化，卫星架构雷达将会伴随着域控架构的发展而逐渐普及。而在汽车智能化的同时不可忽视的另一个基础要素是安全，这对于基础电源类器件提出了更高集成度、更高冗余和更高功能安全的要求。

围绕着汽车更加智能化和安全化两大趋势，TI在CES2024上发布了全新卫星架构单片毫米波雷达“AWR2544”、接触器驱动器“DRV3946-Q1”和爆管驱动器“DRV3901-Q1”。

为卫星雷达架构做好准备

为了实现更高等级自动驾驶，汽车制造商开始不断优化汽车架构，譬如雷达等传感器的数量也不断增多，四个角雷达+一个前向激光雷达开始成为一种流行的方案。而这么多的数据需要一种更高效的处理方式。随着汽车计算架构发展和雷达数量增加，为了实现整个系统更高效的数据传输和计算效能，一种名为卫星架构雷达也开始出现。

⬆传统雷达架构：雷达直接连接到ADAS ECU

⬆卫星雷达架构：雷达连接至中央ECU

在传统架构中，为了加速整个链路的效能，减少ADAS ECU的计算负担，雷达模块上需要进行更多的计算，将计算之后的数据再传输到ADAS ECU中进行融合。而在卫星架构中，雷达模块中不需要再进行高阶的计算工作，只需要进行一些基本的感知数据预处理，然后就可以通过高速链路传输至中央ECU，由中央ECU中进行多传感数据处理、计算和融合，然后由ADAS来进行决策即可。

采用卫星架构之后的益处颇多，一是提高了雷达部署的灵活性，降低了角雷达的发热量和成本等；二是提高了各个雷达数据之间的相关性，可以融合构建雷达维度的环视模型，还可以进一步与其他传感器数据相结合，从而大大提高了ADAS系统判断的准确性。

据德州仪器资深现场应用工程师Chris Meng介绍，卫星雷达架构是一个新概念，它源于自动驾驶技术发展中汽车制造商的架构优化。虽然这一概念目前尚处于初期阶段，但它无疑标志着汽车雷达架构未来的发展方向。汽车制造商正积极研究如何将卫星雷达有效集成，并探索相应的产品设计。此外，卫星雷达的采用与模组成本密切相关。采用卫星雷达意味着雷达的数量将增加，虽然这会降低单个雷达的灵活性，但从性能角度来看，卫星雷达架构将提供更优越的性能。

虽然卫星雷达架构有很多优点，但当前的大部分传统雷达传感器芯片并没有对卫星雷达架构进行优化。为了适应自动驾驶不断发展的技术趋势，德州仪器专门针对卫星雷达架构，设计了一款先进的单芯片雷达传感器，也就是在此次CES 2024上发布的“AWR2544”。

据悉，AWR2544是TI推出的第二代自发自收毫米波传感器，采用了创新的波导接口封装技术，即LOP（Launch-on-Package）。LOP技术使得传感器模块尺寸缩小30%，并显著提高射频性能，使检测距离能够扩展到200米以上。AWR2544不仅增加了天线的收发数，提高了天线精度，还通过天线和传感器的融合以及增强的ADAS决策功能，实现了更高级别的自动化。此外，该芯片集成了专门硬件加速器，能够在芯片上完成雷达信号的必要处理（如一维FFT处理等），并将处理结果输出到中央处理器，从而减轻中央处理器的负担。

值得一提的是，TI设计的AWR2544芯片天线位于芯片的另一面，进一步减小了体积，因为天线不占用PCB板的面积。这种设计的核心来自而LOP技术，与传统使用PCB板天线的设计不同，它允许封装上的射频信号直接传输到波导天线，省去了PCB板上的过渡层。这不仅降低了损耗，还通过3D波导芯片实现了更大的视场角（FOV）和更高的增益。

Chris Meng强调，TI采用LOP技术，考虑到波导天线设计提高了天线的信噪比和在同样的角度分辨率下的最大判断距离。此外，LOP技术还降低了成本，因为它允许使用普通材料制作高频天线，减少了用户PCB板的制造成本。使用LOP后，无需微孔，进一步节省PCB成本。利用LOP技术，天线和螺丝可固定在板上，使得FOV和增益固定，但为用户提供更高的灵活性。例如，使用相同的PCB板，仅通过替换波导天线，就可以实现不同的天线FOV和增益。

驱动器升级，为汽车带来更高安全性

随着汽车市场对安全性和效率要求的提升，现有的高压电动汽车动力总成系统面临挑战。尤其是在电池管理系统（BMS）方面，客户要求达到ASIL-D的最高安全标准。但目前，高压开关的多芯片方案复杂且效率低下。

针对这一问题，德州仪器此次在CES 2024上带来的两款新型集成驱动芯片，旨在实现系统级功能安全同时简化设计过程，还能够带来智能的诊断功能和更节能高效的体验。全新驱动器分别是集成式的接触器驱动器（Contactor Driver）——“DRV3946-Q1”和集成式爆管驱动器（Pyrofuse Driver）——“DRV3901-Q1”。

【DRV3946-Q1】

DRV3946-Q1是一款集成的接触系统驱动器，主要用于Contactor（接触器）驱动。它具备三大优势：首先该驱动器具备的峰值电流能够快速吸合继电器，通过瞬间吸合提升系统安全性；此外它还配备了保持电流控制器，可以在系统吸合后通过较小的电流维持吸合状态，这一方面减少了芯片自身的发热，降低了系统设计复杂性；另一方面有效节省系统功耗，从而减少了对整体电池功率的消耗。第三，DRV3946-Q1还具备广泛的应用性，除了螺旋管类型的电流控制外，该方案还可用于驱动各种不同类型的继电器和开关。

【DRV3901-Q1】

在混合动力汽车（HEV）和电动汽车（EV）中，主电路通常会装配保险丝，以应对过流和熔断情况。由于高压对器件的破坏性非常大，一旦发生短路，不仅对器件造成严重损害，还可能影响人身安全。因此，及时检测故障并迅速切断电源至关重要，以避免对人员和车辆造成进一步的破坏。在功能安全要求较高的情况下，通常会选择使用主动保险丝。这种保险丝的主动性更强，反应时间更短，能够迅速达到功能安全的目标，有效保护我们的安全。

DRV3901-Q1就是这样一款创新的Pyrofuse Driver，其主要特点在于通过单芯片方案驱动封闭式电路，显著降低了系统的复杂性。这与市场上常见的两种Pyrofuse驱动方案——复杂的离散芯片方案和旧式解决方案相比，DRV3901-Q1不仅系统复杂性更低，而且效率更高。它不仅简化了设计，还通过集成诊断功能提高了设计的可靠性。此外，DRV3901-Q1具备温度和电流信号输入，增强了断开信号的智能性和可靠性，同时也支持SPI编程，允许用户通过软件设置电流和时间曲线，以适应不同类型的Pyrofuse，从而大幅提高系统设计的灵活性。这些特点使DRV3901-Q1成为一种高效、可靠且灵活的Pyrofuse驱动解决方案，优化了设计过程并提升了系统性能。

据德州仪器系统工程师Bing Zhou介绍，相比于传统的熔断保险丝，DRV3901-Q1相当于一种主动触发的“爆管”驱动器。它的工作原理是在检测到系统过流或信号过弱等不可接受的情况时，会激活Pyrofuse Driver。随后，Pyrofuse Driver发出信号，触发爆炸管。这个爆炸足以击穿内部的钢管，从而实现断电的目标，但不会破坏芯片的阻燃材质外壳。一旦触发爆炸，系统就不可修复，需要返厂维修。这意味着该系统仅在特殊情况下触发，一般不用于常规操作。

DRV3901-Q1是单通道的器件，而TI也正在规划双通道的DRV3902，旨在进一步增强系统的可靠性和安全性：如果其中一个通道发生故障，另一个通道可以作为冗余来驱动Pyrofuse。

【全新的驱动器系列：DRV39XX】

DRV3901-Q1和DRV3946-Q1是TI推出的全新DRV39XX系列驱动器产品，相对于上一代DRV89系列多路半桥设计，DRV39系列集成了更多的诊断功能和功能安全特性。这些驱动器可以通过SPI接口调节驱动电流和时间，因此被称为可编程驱动器。内部集成的诊断功能能够检测外部Contactor的开路、短路和粘连情况，这使得驱动器更加智能化。而驱动器的功能安全性来自两个方面：一是能够诊断外部负载及自身状态；二是其开发过程遵循功能安全标准ISO 26262，确保器件级开发流程的安全认证。

对于市场上其他同类产品，德州仪器现场技术应用经理Alpha Han指出，当前市场上的类似方案通常采用离散电路实现，这导致了更高的复杂性和能耗。DRV3901-Q1和DRV3946-Q1的出现，代表了市场上此类产品的重要进步，提供了更高效、智能化的解决方案。在需要快速响应和高功能安全性的汽车应用中，DRV3901-Q1和DRV3946-Q1变得越发重要。

结语

近几年的CES被大家称为“车展”，各种汽车应用推陈出新，蓬勃发展。而CES2024上，除了AIGC这一新的热点外，汽车仍是最受各方关注的重点。产业上下游各方都纷纷展示了自己在汽车领域的创新技术和解决方案。而TI此次在CES 2024上发布的全新卫星架构单片毫米波雷达“AWR2544”、接触器驱动器“DRV3946-Q1”和爆管驱动器“DRV3901-Q1”，标志着其在汽车感知和驱动方面的最新技术成就，将会推动未来智能电动汽车实现更智能和安全的驾乘体验。