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可防盗、可提效的车辆跟踪系统需要一个可靠的电源备份管理方案

关键词:车辆跟踪系统 电源管理 锂离子电池 时间:2019-03-14 13:44:29       来源:网络

凯利蓝皮书KBB在《2019年十大最佳汽车技术》中指出,2019年全美将有75万多辆机动车被盗,但受益于安装了车辆跟踪系统,有超过46%的车能够被追回。其实,车辆跟踪系统除了能通过定位找回丢失车辆、提升汽车的资产安全性,还能基于更详细的行驶时间、行驶里程及驾驶行为记录等,助力提升燃油效率、规划行驶路线,从而提高车辆的运行效率,十分适用于监控单辆车及整个车队的商用车市场。近年来,受益于商用车市场的蓬勃发展,车辆跟踪系统的市场规模也继续快速增长。

  车辆跟踪系统分为主动和被动两种。主动跟踪也称为实时跟踪,通过卫星或蜂窝网络传输数据,可在监控屏幕上实时显示车辆运动位置等状态。目前,主动跟踪系统除了实时监控车辆位置,还有停靠/点火检测、电子围栏、超速报警、断电报警等多种功能。被动跟踪系统则没有实时数据传输功能,而是将信息存储在设备上,必须将其连接到外接设备上才能查看其存储的信息。被动跟踪系统的优点是成本低、体积小、容易隐藏,适合于不需要实时反馈、有定期检查设备数据需求的应用。

  不管是主动还是被动,车辆跟踪系统都需要便携和小尺寸,因此需要电池供电,且需具有备份能力,以便在断电情况下保存数据。高性能模拟芯片领导厂商ADI公司有一款面向 3.45V 至 4.45V 电源轨的完整锂离子电池备份管理系统LTC4091,使此类电源轨在主电源长时间故障时保持有效状态,十分适用于车辆跟踪系统应用。

  图1:36V 电源备份管理器和锂离子电池充电器。

无缝切换防突发故障

  LTC4091 采用具自适应输出控制的 36V 单片降压型转换器,以用降压输出向系统负载供电并实现高效率电池充电。当外部电源可用时,该器件可提供高达 2.5A 的总输出电流,并向单节 4.1V 或 4.2V 锂离子电池提供高达 1.5A 的充电电流。如果主输入电源发生故障,不能给负载供电,那么 LTC4091 通过内部理想二极管从备份锂电池向系统输出负载提供高达 4A 电流,如果使用外部理想二极管晶体管,那么就可提供不受限制的电流。为了保护敏感的下游负载,最大输出负载电压为 4.45V。在发生电源故障事件时,该器件的 PowerPathTM控制功能在输入电源和备份电源之间提供无缝切换,并在输入短路情况下使能反向隔离。LTC4091的典型应用包括车队和资产跟踪、汽车GPS数据记录器和远程信息处理系统、安全系统、通信及工业备份系统等。

  LTC4091 内置 60V 绝对最大输入过压保护,从而使该 IC 能够抵抗高输入电压瞬变。LTC4091 的电池充电器提供两个为锂离子电池备份应用而优化的引脚可选充电电压:标准 4.2V 电压和可选 4.1V 电压,后者通过缩短电池运行时间来增加充电/放电循环次数,延长充电/放电周期寿命。其他特点包括软启动和频率折返,以在启动和过载时控制输出电流,还包括涓流充电、自动再充电、低电池电量预充电、充电定时终止、热调节以及用于对温度有要求的充电的热敏电阻引脚。

  LTC4091采用薄型(0.75 mm) 22引脚3 mm×6 mm DFN封装,衬底有金属焊盘,散热性能出色。该器件的工作温度范围为-40°C至+125°C。图2显示了其典型应用原理图。

  图2. LTC4091典型应用原理图。

重重防护保心安

  为防止IC或周边器件受到热损伤,内部热反馈环路会在芯片温度升至约105°C时自动降低编程设置的充电电流。热调节保护LTC4091免受高功率运行或高环境温度条件引起的过温影响,并允许用户提升给定电路板设计的功率处理能力极限,而不会损坏LTC4091或外部器件。热调节环路的好处是充电电流可根据实际情况设置,而不是根据最坏情况设置,电池充电器在最坏情况下保证会自动降低电流。

  汽车应用中电源电压会出现大幅下降,例如在冷启动过程中,这会导致高压开关稳压器失去调节能力,使得VC电压过高,进而导致VIN恢复时输出过冲非常大。为防止从冷启动事件恢复时发生过冲,必须通过RUN/SS引脚复位LTC4091的软启动电路。下面的图3显示了一个简单的电路示例,它会自动检测掉电情况并复位RUN/SS引脚,重新启用软启动特性以防止输出过冲造成损坏。

  图3. 冷启动穿越电路。

以高质量赢得增长的车辆跟踪系统市场

  调研公司Global Market Insights的数据显示,全球车队管理市场的规模预计到2022年将超过220亿美元,到2023年的年复合增长率将超过20%。,预计物联网(IoT)技术与车辆的集成会促使车辆跟踪系统采用率的提高,尽管集成的高成本减缓了这一过程。此外,预计同一时期亚洲车辆跟踪市场的规模将显著增长,中国和日本、印度主要驱动作用的国家。同一时期,在拉美、中东和非洲,由于不同国家车辆采用率的上升,车辆跟踪市场预计也会有适度增长。

  综上所述,ADI公司的LTC4091是一款高电压、大电流降压电池充电器和PowerPathTM备份电源管理器,具有热调节和其他全面的保护功能,为车辆跟踪应用提供单芯片、紧凑、强大且灵活的解决方案,从而使设计人员的任务更简单、更轻松,助力客户快速响应车辆跟踪系统需求,在日渐成熟的市场中占有一席之地。

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