Kaip vystosi „Dash Cam“ PCBA kūrimas: nuo lustų pasirinkimo iki masinės gamybos

Prietaiso kameros esmė yra ne objektyvas ar korpusas, o jo esmėPCBA(spausdintinės plokštės surinkimas). Pasirūpinkite, kad mikroschemų rinkinys būtų tinkamas, o lenta būtų stabili, ir jūs jau laimėjote pusę mūšio. Remiantis realia pramonės patirtimi, čia pateikiamas paprastas vadovas, apimantis mikroschemų rinkinio pasirinkimą, grandinės projektavimą, gamybą ir testavimą.

1. Lustų rinkinio pasirinkimas: pirmiausia pasirinkite „smegenis“, tada sukurkite aplink jas

Pagrindinis procesorius yra PCBA širdis. Kai tai bus nuspręsta, iš esmės nustatomos likusios grandinės dalys, kaina ir veikimo lubos. Šiuo metu pagrindinės galimybės turi savo stipriąsias puses:

• Ambarella: žinomas dėl aukščiausios kokybės vaizdo apdorojimo, puikios vaizdo kokybės ir didelio kodavimo efektyvumo. Idealiai tinka aukščiausios klasės 4K prietaisų skydelio kameroms, tačiau kūrimas yra sudėtingas, o MK sąnaudos yra didesnės.

• Novatek: rinkos lyderis pagal apimtį. Siūlo puikų kainos ir kokybės santykį su pasirinkimais nuo pradinio iki aukščiausios klasės (palaiko 4K, HDR). Dažnai geriausias pasirinkimas masinės gamybos produktams.

• Kiti (Hisilicon, Allwinner ir kt.): naudojami konkrečiose rinkose arba kainai jautriuose produktuose.

Nežiūrėkite tik į rezoliuciją. Įvertinkite savo faktinius poreikius: ar jis palaiko dvigubą priekinį ir galinį įrašymą? Kaip veikia esant silpnam apšvietimui? Ar jums reikia ADAS ar AI funkcijų? Jie nustato reikiamą skaičiavimo galią ir ISP (vaizdo signalo procesoriaus) galimybes.

Pasirinkę pagrindinį procesorių, atkreipkite dėmesį į šiuos pagrindinius periferinius įrenginius:

• Energijos valdymas: automobilių maitinimas yra labai triukšmingas (9 V–16 V su trumpalaikiais šuoliais). Turite naudoti plačios įvesties įtampos nuolatinės-nuolatinės srovės keitiklį su apsauga nuo viršįtampių, viršsrovių ir atvirkštinio poliškumo. Jei reikalingas stovėjimo režimas, pridėkite žemos įtampos aptikimo / apsaugos grandinę, kad neišsikrautumėte automobilio akumuliatoriaus.

• Vaizdo jutiklis: „Sony IMX“ serija (pvz., IMX335) yra įprastas pasirinkimas. Įsitikinkite, kad MIPI CSI sąsaja gerai dera su pagrindiniu procesoriumi.

• Saugykla: naudokite eMMC programinės įrangos saugojimui ir TF kortelės lizdą vaizdo įrašams saugoti. Kortelės lizdas turi turėti ESD apsaugą.

2. Grandinės projektavimo pagrindai: kovos su trukdžiais ir šilumos valdymas yra pagrindiniai iššūkiai

Prietaisų kameros stovi ant priekinių stiklų, kepa vasaros saulėje, o žiemą šąla, ištveria nuolatinę vibraciją. Tai reikalauja itin didelio PCBA stabilumo ir patikimumo. Projektavimo etape reikia išspręsti du svarbius klausimus:

2.1 Šiluminis valdymas (šilumos išsklaidymas)

4K vaizdo įrašymo metu procesorius ir jutiklis sukuria didelę šilumą sandariame korpuse. Prastas šilumos valdymas sukelia sistemos gedimus, vaizdo artefaktus ir pagreitina komponentų senėjimą. Veiksmingi sprendimai apima:

Didelis varis liejasi po pagrindiniu procesoriumi, o tankūs terminiai angai jungiasi prie vidinio ir apatinio vario sluoksnių, kad paskleistų šilumą.
Strateginis komponentų išdėstymas kad tolygiai paskirstytų šilumos šaltinius ir išvengtumėte vietinių karštųjų taškų.
PCBA projektavimas, kad būtų galima panaudoti metalinį korpusą arba specialius šilumos skirstytuvus pasyviam aušinimui.

2.2 Signalo vientisumas ir EMI/EMS

Didelės spartos signalai (MIPI, DDR) ir RF signalai (Wi-Fi, GPS) yra sukrauti ant nedidelės lentos. Be kruopštaus dizaino trikdžiai sukelia vaizdo triukšmą, kadrų kritimą arba signalo praradimą.

Varžos valdymas: apskaičiuokite ir griežtai valdykite 100 Ω diferencinę varžą MIPI, USB ir kitoms didelės spartos diferencialų poroms ir 50 Ω vienpusę varžą kitoms svarbioms pėdsakams.
Ilgio atitikimas: kad būtų užtikrintas tinkamas laikas, diferencialinių porų ir DDR duomenų grupių ilgis turi būti tiksliai suderintas (±10 mylių ribose).
Apsaugos sekimas: nuveskite žemės pėdsakus kartu su svarbiais signalais (laikrodis, I2C, garsas, vaizdo įrašas) ir pridėkite sujungimo angas, kad būtų galima izoliuoti.
Layer Stackup: naudokite 4 arba 6 sluoksnių PCB su vientisa įžeminimo plokšte ir tvirta maitinimo plokštuma. Nukreipkite didelės spartos signalus ant vidinių sluoksnių, kad plokštumos būtų naudojamos kaip ekranavimas.

Be to, visada įdėkite TVS diodus prie įvesties jungčių, kad apsaugotumėte nuo ESD, pridėkite ferito granules ir kondensatorius prie maitinimo įvesties, kad galėtumėte filtruoti, ir naudokite vieno taško atskyrimą tarp analoginių ir skaitmeninių įžeminimo plokštumų. Tai paprasti, bet labai veiksmingi metodai.

3. Gamyba ir kokybės kontrolė: sargybiniai prieš masinę gamybą

Geras dizainas yra tik pusė istorijos. Norint išsiųsti patikimą PCBA, nuodugniai gamybos ir bandymo procesai yra nediskutuotini.

• SMT surinkimas ir AOI patikra: gerbiamos gamyklos naudoja 3D SPI litavimo pastos kokybei tikrinti, sparčiuosius BGA ir 0402 komponentų paėmimo ir įdėjimo įrenginius ir AOI (automatinį optinį patikrinimą) litavimo defektams (tiltams, šaltoms jungtims, trūkstamiems komponentams aptikti).

• FCT (funkcinės grandinės testas): imituokite tikrąjį prietaisų skydelio veikimą įjungdami PCBA ir išbandydami visas funkcijas: įrašymą, garsą, GPS signalo gavimą, mygtukų atsaką ir ekrano išvestį.

• Įdegimo testas (senėjimo testas): nepertraukiamai paleiskite PCBA nuo kelių iki dešimčių valandų aukštos temperatūros ir didelės drėgmės kameroje. Tai atskleidžia paslėptus defektus (pvz., nutrūkstančias litavimo jungtis arba termiškai nestabilius komponentus) ir yra svarbus žingsnis siekiant užtikrinti ilgalaikį patikimumą.

Sukurti patikimąprietaisų skydelis PCBAyra sistemingos inžinerinės pastangos. Tai yra pusiausvyros veiksmas – rasti geriausią tašką tarp našumo, sąnaudų, fizinio dydžio, šilumos išsklaidymo ir ilgalaikio patikimumo. Atsižvelgdami į šiuos praktinius aspektus iš anksto, galite išvengti daugelio įprastų spąstų ir supaprastinti savo kelią į sėkmingą produkto pristatymą.