可防盜、可提效的車(chē)輛跟蹤系統需要一個(gè)可靠的電源備份管理方案

　　凱利藍皮書(shū)KBB在《2019年十大最佳汽車(chē)技術(shù)》中指出，2019年全美將有75萬(wàn)多輛機動(dòng)車(chē)被盜，但受益于安裝了車(chē)輛跟蹤系統，有超過(guò)46%的車(chē)能夠被追回。其實(shí)，車(chē)輛跟蹤系統除了能通過(guò)定位找回丟失車(chē)輛、提升汽車(chē)的資產(chǎn)安全性，還能基于更詳細的行駛時(shí)間、行駛里程及駕駛行為記錄等，助力提升燃油效率、規劃行駛路線(xiàn)，從而提高車(chē)輛的運行效率，十分適用于監控單輛車(chē)及整個(gè)車(chē)隊的商用車(chē)市場(chǎng)。近年來(lái)，受益于商用車(chē)市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，車(chē)輛跟蹤系統的市場(chǎng)規模也繼續快速增長(cháng)。

　　車(chē)輛跟蹤系統分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種。主動(dòng)跟蹤也稱(chēng)為實(shí)時(shí)跟蹤，通過(guò)衛星或蜂窩網(wǎng)絡(luò )傳輸數據，可在監控屏幕上實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛運動(dòng)位置等狀態(tài)。目前，主動(dòng)跟蹤系統除了實(shí)時(shí)監控車(chē)輛位置，還有?？?點(diǎn)火檢測、電子圍欄、超速報警、斷電報警等多種功能。被動(dòng)跟蹤系統則沒(méi)有實(shí)時(shí)數據傳輸功能，而是將信息存儲在設備上，必須將其連接到外接設備上才能查看其存儲的信息。被動(dòng)跟蹤系統的優(yōu)點(diǎn)是成本低、體積小、容易隱藏，適合于不需要實(shí)時(shí)反饋、有定期檢查設備數據需求的應用。

　　不管是主動(dòng)還是被動(dòng)，車(chē)輛跟蹤系統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據。高性能模擬芯片領(lǐng)導廠(chǎng)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LTC4091，使此類(lèi)電源軌在主電源長(cháng)時(shí)間故障時(shí)保持有效狀態(tài)，十分適用于車(chē)輛跟蹤系統應用。

　　圖1：36V 電源備份管理器和鋰離子電池充電器。

　　無(wú)縫切換防突發(fā)故障

　　LTC4091 采用具自適應輸出控制的 36V 單片降壓型轉換器，以用降壓輸出向系統負載供電并實(shí)現高效率電池充電。當外部電源可用時(shí)，該器件可提供高達 2.5A 的總輸出電流，并向單節 4.1V 或 4.2V 鋰離子電池提供高達 1.5A 的充電電流。如果主輸入電源發(fā)生故障，不能給負載供電，那么 LTC4091 通過(guò)內部理想二極管從備份鋰電池向系統輸出負載提供高達 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載，最大輸出負載電壓為 4.45V。在發(fā)生電源故障事件時(shí)，該器件的 PowerPathTM控制功能在輸入電源和備份電源之間提供無(wú)縫切換，并在輸入短路情況下使能反向隔離。LTC4091的典型應用包括車(chē)隊和資產(chǎn)跟蹤、汽車(chē)GPS數據記錄器和遠程信息處理系統、安全系統、通信及工業(yè)備份系統等。

　　LTC4091 內置 60V 絕對最大輸入過(guò)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(gè)為鋰離子電池備份應用而優(yōu)化的引腳可選充電電壓：標準 4.2V 電壓和可選 4.1V 電壓，后者通過(guò)縮短電池運行時(shí)間來(lái)增加充電/放電循環(huán)次數，延長(cháng)充電/放電周期壽命。其他特點(diǎn)包括軟啟動(dòng)和頻率折返，以在啟動(dòng)和過(guò)載時(shí)控制輸出電流，還包括涓流充電、自動(dòng)再充電、低電池電量預充電、充電定時(shí)終止、熱調節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(pán)，散熱性能出色。該器件的工作溫度范圍為-40°C至+125°C。圖2顯示了其典型應用原理圖。

　　圖2. LTC4091典型應用原理圖。

　　重重防護保心安

　　為防止IC或周邊器件受到熱損傷，內部熱反饋環(huán)路會(huì )在芯片溫度升至約105°C時(shí)自動(dòng)降低編程設置的充電電流。熱調節保護LTC4091免受高功率運行或高環(huán)境溫度條件引起的過(guò)溫影響，并允許用戶(hù)提升給定電路板設計的功率處理能力極限，而不會(huì )損壞LTC4091或外部器件。熱調節環(huán)路的好處是充電電流可根據實(shí)際情況設置，而不是根據最壞情況設置，電池充電器在最壞情況下保證會(huì )自動(dòng)降低電流。

　　汽車(chē)應用中電源電壓會(huì )出現大幅下降，例如在冷啟動(dòng)過(guò)程中，這會(huì )導致高壓開(kāi)關(guān)穩壓器失去調節能力，使得VC電壓過(guò)高，進(jìn)而導致VIN恢復時(shí)輸出過(guò)沖非常大。為防止從冷啟動(dòng)事件恢復時(shí)發(fā)生過(guò)沖，必須通過(guò)RUN/SS引腳復位LTC4091的軟啟動(dòng)電路。下面的圖3顯示了一個(gè)簡(jiǎn)單的電路示例，它會(huì )自動(dòng)檢測掉電情況并復位RUN/SS引腳，重新啟用軟啟動(dòng)特性以防止輸出過(guò)沖造成損壞。

　　圖3. 冷啟動(dòng)穿越電路。

　　以高質(zhì)量贏(yíng)得增長(cháng)的車(chē)輛跟蹤系統市場(chǎng)

　　調研公司Global Market Insights的數據顯示，全球車(chē)隊管理市場(chǎng)的規模預計到2022年將超過(guò)220億美元，到2023年的年復合增長(cháng)率將超過(guò)20%。，預計物聯(lián)網(wǎng)(IoT)技術(shù)與車(chē)輛的集成會(huì )促使車(chē)輛跟蹤系統采用率的提高，盡管集成的高成本減緩了這一過(guò)程。此外，預計同一時(shí)期亞洲車(chē)輛跟蹤市場(chǎng)的規模將顯著(zhù)增長(cháng)，中國和日本、印度主要驅動(dòng)作用的國家。同一時(shí)期，在拉美、中東和非洲，由于不同國家車(chē)輛采用率的上升，車(chē)輛跟蹤市場(chǎng)預計也會(huì )有適度增長(cháng)。

　　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，具有熱調節和其他全面的保護功能，為車(chē)輛跟蹤應用提供單芯片、緊湊、強大且靈活的解決方案，從而使設計人員的任務(wù)更簡(jiǎn)單、更輕松，助力客戶(hù)快速響應車(chē)輛跟蹤系統需求，在日漸成熟的市場(chǎng)中占有一席之地。