可防盜、可提效的車輛跟蹤系統(tǒng)需要一個可靠的電源備份管理方案

　　凱利藍(lán)皮書KBB在《2019年十大最佳汽車技術(shù)》中指出，2019年全美將有75萬多輛機動車被盜，但受益于安裝了車輛跟蹤系統(tǒng)，有超過46%的車能夠被追回。其實，車輛跟蹤系統(tǒng)除了能通過定位找回丟失車輛、提升汽車的資產(chǎn)安全性，還能基于更詳細(xì)的行駛時間、行駛里程及駕駛行為記錄等，助力提升燃油效率、規(guī)劃行駛路線，從而提高車輛的運行效率，十分適用于監(jiān)控單輛車及整個車隊的商用車市場。近年來，受益于商用車市場的蓬勃發(fā)展，車輛跟蹤系統(tǒng)的市場規(guī)模也繼續(xù)快速增長。

　　車輛跟蹤系統(tǒng)分為主動和被動兩種。主動跟蹤也稱為實時跟蹤，通過衛(wèi)星或蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，可在監(jiān)控屏幕上實時顯示車輛運動位置等狀態(tài)。目前，主動跟蹤系統(tǒng)除了實時監(jiān)控車輛位置，還有?？?點火檢測、電子圍欄、超速報警、斷電報警等多種功能。被動跟蹤系統(tǒng)則沒有實時數(shù)據(jù)傳輸功能，而是將信息存儲在設(shè)備上，必須將其連接到外接設(shè)備上才能查看其存儲的信息。被動跟蹤系統(tǒng)的優(yōu)點是成本低、體積小、容易隱藏，適合于不需要實時反饋、有定期檢查設(shè)備數(shù)據(jù)需求的應(yīng)用。

　　不管是主動還是被動，車輛跟蹤系統(tǒng)都需要便攜和小尺寸，因此需要電池供電，且需具有備份能力，以便在斷電情況下保存數(shù)據(jù)。高性能模擬芯片領(lǐng)導(dǎo)廠商ADI公司有一款面向 3.45V 至 4.45V 電源軌的完整鋰離子電池備份管理系統(tǒng)LTC4091，使此類電源軌在主電源長時間故障時保持有效狀態(tài)，十分適用于車輛跟蹤系統(tǒng)應(yīng)用。

　　圖1：36V 電源備份管理器和鋰離子電池充電器。

　　無縫切換防突發(fā)故障

　　LTC4091 采用具自適應(yīng)輸出控制的 36V 單片降壓型轉(zhuǎn)換器，以用降壓輸出向系統(tǒng)負(fù)載供電并實現(xiàn)高效率電池充電。當(dāng)外部電源可用時，該器件可提供高達(dá) 2.5A 的總輸出電流，并向單節(jié) 4.1V 或 4.2V 鋰離子電池提供高達(dá) 1.5A 的充電電流。如果主輸入電源發(fā)生故障，不能給負(fù)載供電，那么 LTC4091 通過內(nèi)部理想二極管從備份鋰電池向系統(tǒng)輸出負(fù)載提供高達(dá) 4A 電流，如果使用外部理想二極管晶體管，那么就可提供不受限制的電流。為了保護敏感的下游負(fù)載，最大輸出負(fù)載電壓為 4.45V。在發(fā)生電源故障事件時，該器件的 PowerPathTM控制功能在輸入電源和備份電源之間提供無縫切換，并在輸入短路情況下使能反向隔離。LTC4091的典型應(yīng)用包括車隊和資產(chǎn)跟蹤、汽車GPS數(shù)據(jù)記錄器和遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、通信及工業(yè)備份系統(tǒng)等。

　　LTC4091 內(nèi)置 60V 絕對最大輸入過壓保護，從而使該 IC 能夠抵抗高輸入電壓瞬變。LTC4091 的電池充電器提供兩個為鋰離子電池備份應(yīng)用而優(yōu)化的引腳可選充電電壓：標(biāo)準(zhǔn) 4.2V 電壓和可選 4.1V 電壓，后者通過縮短電池運行時間來增加充電/放電循環(huán)次數(shù)，延長充電/放電周期壽命。其他特點包括軟啟動和頻率折返，以在啟動和過載時控制輸出電流，還包括涓流充電、自動再充電、低電池電量預(yù)充電、充電定時終止、熱調(diào)節(jié)以及用于對溫度有要求的充電的熱敏電阻引腳。

　　LTC4091采用薄型(0.75 mm) 22引腳3 mm×6 mm DFN封裝，襯底有金屬焊盤，散熱性能出色。該器件的工作溫度范圍為-40°C至+125°C。圖2顯示了其典型應(yīng)用原理圖。

　　圖2. LTC4091典型應(yīng)用原理圖。

　　重重防護保心安

　　為防止IC或周邊器件受到熱損傷，內(nèi)部熱反饋環(huán)路會在芯片溫度升至約105°C時自動降低編程設(shè)置的充電電流。熱調(diào)節(jié)保護LTC4091免受高功率運行或高環(huán)境溫度條件引起的過溫影響，并允許用戶提升給定電路板設(shè)計的功率處理能力極限，而不會損壞LTC4091或外部器件。熱調(diào)節(jié)環(huán)路的好處是充電電流可根據(jù)實際情況設(shè)置，而不是根據(jù)最壞情況設(shè)置，電池充電器在最壞情況下保證會自動降低電流。

　　汽車應(yīng)用中電源電壓會出現(xiàn)大幅下降，例如在冷啟動過程中，這會導(dǎo)致高壓開關(guān)穩(wěn)壓器失去調(diào)節(jié)能力，使得VC電壓過高，進而導(dǎo)致VIN恢復(fù)時輸出過沖非常大。為防止從冷啟動事件恢復(fù)時發(fā)生過沖，必須通過RUN/SS引腳復(fù)位LTC4091的軟啟動電路。下面的圖3顯示了一個簡單的電路示例，它會自動檢測掉電情況并復(fù)位RUN/SS引腳，重新啟用軟啟動特性以防止輸出過沖造成損壞。

　　圖3. 冷啟動穿越電路。

　　以高質(zhì)量贏得增長的車輛跟蹤系統(tǒng)市場

　　調(diào)研公司Global Market Insights的數(shù)據(jù)顯示，全球車隊管理市場的規(guī)模預(yù)計到2022年將超過220億美元，到2023年的年復(fù)合增長率將超過20%。，預(yù)計物聯(lián)網(wǎng)(IoT)技術(shù)與車輛的集成會促使車輛跟蹤系統(tǒng)采用率的提高，盡管集成的高成本減緩了這一過程。此外，預(yù)計同一時期亞洲車輛跟蹤市場的規(guī)模將顯著增長，中國和日本、印度主要驅(qū)動作用的國家。同一時期，在拉美、中東和非洲，由于不同國家車輛采用率的上升，車輛跟蹤市場預(yù)計也會有適度增長。

　　綜上所述，ADI公司的LTC4091是一款高電壓、大電流降壓電池充電器和PowerPathTM備份電源管理器，具有熱調(diào)節(jié)和其他全面的保護功能，為車輛跟蹤應(yīng)用提供單芯片、緊湊、強大且靈活的解決方案，從而使設(shè)計人員的任務(wù)更簡單、更輕松，助力客戶快速響應(yīng)車輛跟蹤系統(tǒng)需求，在日漸成熟的市場中占有一席之地。