Quá trình phát triển PCBA của Dash Cam đang phát triển như thế nào: Từ lựa chọn chip đến sản xuất hàng loạt

Về cốt lõi, camera hành trình được xác định không phải bởi ống kính hoặc vỏ của nó mà bởi nóPCBA(Lắp ráp bảng mạch in). Sử dụng chipset phù hợp và bo mạch ổn định, thế là bạn đã thắng được một nửa trận chiến. Rút ra từ kinh nghiệm thực tế trong ngành, đây là hướng dẫn đơn giản bao gồm việc lựa chọn chipset, thiết kế mạch, sản xuất và thử nghiệm.

1. Lựa chọn Chipset: Trước tiên hãy chọn "Bộ não" rồi xây dựng xung quanh nó

Bộ xử lý chính là trái tim của PCBA. Một khi điều này được quyết định, phần còn lại của mạch điện, chi phí và mức trần hiệu suất phần lớn sẽ được ấn định. Hiện nay, các lựa chọn phổ biến đều có điểm mạnh riêng:

• Ambarella: Được biết đến với khả năng xử lý hình ảnh vượt trội, chất lượng hình ảnh tuyệt vời và hiệu quả mã hóa cao. Lý tưởng cho camera hành trình 4K cao cấp, nhưng việc phát triển rất phức tạp và chi phí BOM cao hơn.

• Novatek: Dẫn đầu thị trường về số lượng. Mang lại giá trị tuyệt vời so với số tiền bỏ ra, với các tùy chọn từ cấp cơ bản đến cao cấp (hỗ trợ 4K, HDR). Thường là sự lựa chọn hàng đầu cho các sản phẩm sản xuất hàng loạt.

• Khác (Hisilicon, Allwinner, v.v.): Được sử dụng ở các thị trường cụ thể hoặc các sản phẩm nhạy cảm về chi phí.

Đừng chỉ nhìn vào độ phân giải. Đánh giá nhu cầu thực tế của bạn: Nó có hỗ trợ ghi âm kép phía trước và phía sau không? Hiệu suất ánh sáng yếu như thế nào? Bạn có cần các tính năng ADAS hoặc AI không? Những điều này xác định sức mạnh tính toán cần thiết và khả năng của ISP (Bộ xử lý tín hiệu hình ảnh).

Khi bộ xử lý chính được chọn, hãy chú ý đến các thiết bị ngoại vi chính sau:

• Quản lý nguồn điện: Nguồn điện ô tô nổi tiếng là ồn ào (9V–16V với mức tăng đột biến nhất thời). Bạn phải sử dụng bộ chuyển đổi DC-DC có điện áp đầu vào rộng có tính năng bảo vệ quá điện áp, quá dòng và phân cực ngược. Nếu cần có chế độ đỗ xe, hãy thêm mạch bảo vệ/phát hiện điện áp thấp để tránh làm hao pin ô tô.

• Cảm biến hình ảnh: Dòng IMX của Sony (ví dụ: IMX335) là lựa chọn phổ biến. Đảm bảo giao diện MIPI CSI phù hợp tốt với bộ xử lý chính.

• Bộ nhớ: Sử dụng eMMC để lưu trữ chương trình cơ sở và khe cắm thẻ TF để lưu trữ video. Khe cắm thẻ phải có bảo vệ ESD.

2. Các yếu tố cần thiết trong thiết kế mạch: Chống nhiễu và quản lý nhiệt là những thách thức chính

Camera hành trình đặt trên kính chắn gió, nướng dưới ánh nắng mùa hè và đóng băng vào mùa đông, đồng thời chịu đựng rung động liên tục. Điều này đòi hỏi độ ổn định và độ tin cậy cực cao từ PCBA. Hai vấn đề quan trọng phải được giải quyết ở giai đoạn thiết kế:

2.1 Quản lý nhiệt (Tản nhiệt)

Trong quá trình quay video 4K, bộ xử lý và cảm biến tạo ra nhiệt lượng đáng kể trong vỏ bọc kín. Quản lý nhiệt kém dẫn đến sự cố hệ thống, hiện tượng giả hình và tăng tốc độ lão hóa linh kiện. Các giải pháp hiệu quả bao gồm:

Đồng lớn đổ dưới bộ xử lý chính, với các đường dẫn nhiệt dày đặc kết nối với các lớp đồng bên trong và bên dưới để truyền nhiệt.
Vị trí thành phần chiến lược để phân phối đồng đều các nguồn nhiệt và tránh các điểm nóng cục bộ.
Thiết kế PCBA để tận dụng vỏ kim loại hoặc bộ tản nhiệt chuyên dụng để làm mát thụ động.

2.2 Tính toàn vẹn tín hiệu và EMI/EMC

Tín hiệu tốc độ cao (MIPI, DDR) và tín hiệu RF (Wi-Fi, GPS) được tập trung trên một bảng nhỏ. Nếu không có thiết kế cẩn thận, hiện tượng nhiễu sẽ gây ra nhiễu hình ảnh, giảm khung hình hoặc mất tín hiệu.

Kiểm soát trở kháng: Tính toán và kiểm soát chặt chẽ trở kháng vi sai 100Ω cho MIPI, USB và các cặp vi sai tốc độ cao khác cũng như trở kháng một đầu 50Ω cho các đường quan trọng khác.
Khớp độ dài: Các cặp vi sai và nhóm dữ liệu DDR phải có khớp độ dài nghiêm ngặt (trong phạm vi ±10 triệu) để đảm bảo thời gian thích hợp.
Theo dõi bảo vệ: Định tuyến dấu vết trên mặt đất cùng với các tín hiệu quan trọng (đồng hồ, I2C, âm thanh, video) và thêm các đường nối để cách ly.
Xếp chồng lớp: Sử dụng PCB 4 lớp hoặc 6 lớp với mặt phẳng nền cứng và mặt phẳng nguồn rắn. Định tuyến tín hiệu tốc độ cao trên các lớp bên trong để sử dụng các mặt phẳng làm lớp chắn.

Ngoài ra, hãy luôn đặt điốt TVS tại các đầu nối đầu vào để bảo vệ ESD, thêm các hạt ferit và tụ điện ở đầu vào nguồn để lọc, đồng thời sử dụng sự phân tách một điểm giữa mặt đất tương tự và kỹ thuật số. Đây là những kỹ thuật đơn giản nhưng mang lại hiệu quả cao.

3. Sản xuất và kiểm soát chất lượng: Người gác cổng trước khi sản xuất hàng loạt

Một thiết kế tốt chỉ là một nửa câu chuyện. Để vận chuyển một PCBA đáng tin cậy, quy trình sản xuất và thử nghiệm kỹ lưỡng là điều không thể thương lượng.

• Kiểm tra AOI và lắp ráp SMT: Các nhà máy có uy tín sử dụng 3D SPI để kiểm tra chất lượng kem hàn, máy gắp và đặt tốc độ cao cho các bộ phận BGA và 0402 cũng như AOI (Kiểm tra quang học tự động) để phát hiện các khuyết tật hàn (cầu nối, mối nối nguội, các bộ phận bị thiếu).

• FCT (Kiểm tra mạch chức năng): Mô phỏng hoạt động thực tế của camera hành trình bằng cách bật nguồn PCBA và kiểm tra mọi chức năng: ghi, âm thanh, thu tín hiệu GPS, phản hồi của nút và đầu ra màn hình.

• Thử nghiệm đốt nóng (Thử nghiệm lão hóa): Chạy PCBA liên tục trong vài đến hàng chục giờ trong buồng có nhiệt độ cao, độ ẩm cao. Điều này làm lộ ra các khuyết tật tiềm ẩn (như các mối hàn không liên tục hoặc các bộ phận không ổn định về nhiệt) và là một bước quan trọng để đảm bảo độ tin cậy lâu dài.

Xây dựng một nơi đáng tin cậycamera hành trình PCBAlà một nỗ lực kỹ thuật có hệ thống. Đó là một hành động cân bằng—tìm ra điểm phù hợp giữa hiệu suất, chi phí, kích thước vật lý, khả năng tản nhiệt và độ tin cậy lâu dài. Bằng cách giải quyết ngay từ đầu những cân nhắc thực tế này, bạn có thể tránh được nhiều cạm bẫy phổ biến và hợp lý hóa lộ trình ra mắt sản phẩm thành công.