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(wàn)多輛機(jī)動(dòng)車被盜，但受益于安裝了車輛跟蹤系統(tǒng)，有超過(guò)46%的車能夠被追回。其實(shí)，車輛跟蹤系統(tǒng)除了能通過(guò)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(shí)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(yùn)行效率，十分適用于監(jiān)控單輛車及整個(gè)車隊(duì)的商用車市場(chǎng)。近年來(lái)，受益于商用車市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，車輛跟蹤系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)模也繼續(xù)快速增長(zhǎng)。
車輛跟蹤系統(tǒng)分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種。主動(dòng)跟蹤也稱為實(shí)時(shí)跟蹤，通過(guò)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(shí)時(shí)顯示車輛運(yùn)動(dòng)位置等狀態(tài)。目前，主動(dòng)跟蹤系統(tǒng)除了實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛位置，還有停靠/點(diǎn)火檢測(cè)、電子圍欄、超速報(bào)警、斷電報(bào)警等多種功能。被動(dòng)跟蹤系統(tǒng)則沒有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸功能，而是將信息存儲(chǔ)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(chǔ)的信息。被動(dòng)跟蹤系統(tǒng)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(shè)備數(shù)據(jù)需求的應(yīng)用。
不管是主動(dòng)還是被動(dòng)，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(zhǎng)時(shí)間故障時(shí)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(wú)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(shí)現(xiàn)高效率電池充電。當(dāng)外部電源可用時(shí)，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(guò)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(hù)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(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(yīng)用包括車隊(duì)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(duì)最大輸入過(guò)壓保護(hù)，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(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(guò)縮短電池運(yùn)行時(shí)間來(lái)增加充電/放電循環(huán)次數(shù)，延長(zhǎng)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(yù)充電、充電定時(shí)終止、熱調(diào)節(jié)以及用于對(duì)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(hù)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(huì)在芯片溫度升至約105°C時(shí)自動(dòng)降低編程設(shè)置的充電電流。熱調(diào)節(jié)保護(hù)LTC4091免受高功率運(yùn)行或高環(huán)境溫度條件引起的過(guò)溫影響，并允許用戶提升給定電路板設(shè)計(jì)的功率處理能力極限，而不會(huì)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(shí)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(huì)自動(dòng)降低電流。
汽車應(yīng)用中電源電壓會(huì)出現(xiàn)大幅下降，例如在冷啟動(dòng)過(guò)程中，這會(huì)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(guò)高，進(jìn)而導(dǎo)致VIN恢復(fù)時(shí)輸出過(guò)沖非常大。為防止從冷啟動(dòng)事件恢復(fù)時(shí)發(fā)生過(guò)沖，必須通過(guò)RUN/SS引腳復(fù)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(cè)掉電情況并復(fù)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)量贏得增長(zhǎng)的車輛跟蹤系統(tǒng)市場(chǎng)
調(diào)研公司Global Market Insights的數(shù)據(jù)顯示，全球車隊(duì)管理市場(chǎng)的規(guī)模預(yù)計(jì)到2022年將超過(guò)220億美元，到2023年的年復(fù)合增長(zhǎng)率將超過(guò)20%。，預(yù)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)技術(shù)與車輛的集成會(huì)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(guò)程。此外，預(yù)計(jì)同一時(shí)期亞洲車輛跟蹤市場(chǎng)的規(guī)模將顯著增長(zhǎng)，中國(guó)和日本、印度主要驅(qū)動(dòng)作用的國(guó)家。同一時(shí)期，在拉美、中東和非洲，由于不同國(guó)家車輛采用率的上升，車輛跟蹤市場(chǎng)預(yù)計(jì)也會(huì)有適度增長(zhǎng)。
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(hù)功能，為車輛跟蹤應(yīng)用提供單芯片、緊湊、強(qiáng)大且靈活的解決方案，從而使設(shè)計(jì)人員的任務(wù)更簡(jiǎn)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(chǎng)中占有一席之地。