作者/Steve Knoth AD 公司 Power by Linear产品 高级产品市场工程师

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车辆跟踪AD授权代理系统非常适合监视一辆汽车或整个车队。跟踪系统由自动跟踪硬件和软件组成，用于收集数据(如有必要，还有数据传输)。2015年，全球团队管理市场规模为80亿美元，预计到2022年将超过220亿美元。从2016年到2023年，年复合增长率将超过20%(数据来源:Global Market Insights)。拉丁美洲、中东和非洲对商用车的需求正在上升，这也是车辆跟踪系统的潜在增长机会。在欧洲、北美等发达地区，预计物联网(IoT)尽管集成的高成本减缓了这一过程，但技术与车辆的集成将提高车辆跟踪系统的利用率。此外，预计亚洲车辆跟踪市场规模将同时显著增长，日本、印度和中国是主要驱动国家。由于商用车众多，这些新兴市场潜力巨大。同时，在拉丁美洲、中东和非洲，由于不同国家车辆利用率的上升，车辆跟踪市场预计将适度增长（数据来源：Global Market Insights)。

1主动跟踪器和被动跟踪器

主动跟踪器和被动跟踪器以同样的方式收集数据，同样准确。这两种跟踪器的主要区别在于时间。由于通过卫星或蜂窝网络发送数据，即时指示车辆位置，主动跟踪器也被称为实时跟踪器。电脑屏幕可以实时显示车辆的移动。因此，如果企业想提高运输效率，了解员工的现场驾驶情况，主动跟踪是最佳选择。主动跟踪器还具有地理围栏能力（想象为类似的力场），可在汽车进入或离开预定位置时提供警告信号（信息来源：RMT公司)。此外，该系统还有助于防止车辆被盗或追回被盗车辆。当然，主动GPS跟踪设备比被动跟踪设备贵，需要按月支付服务费。

另一方面，被动跟踪器价格较低，但数据存储量有限，但更小，更容易隐藏。被动跟踪器将信息存储在设备上，而不是将数据发送到远程位置。该跟踪器必须从车辆上取下并连接到计算机，以查看存储的信息。该系统适用于为工作目的跟踪里程的人，也适用于希望减少车辆滥用的企业。此外，被动跟踪器通常用于监控人员的行动（可以想象为侦探工作）。如果设备数据不需要立即反馈，而是定期检查，被动跟踪器是一个不错的选择。

无论哪种类型的跟踪器，本质上都是便携式的，形状尺寸相对较小。因此，在断电时，需要电池电源和备份功能来保存数据。由于给电池（通常是单个锂离子电池）充电需要更高的汽车系统电压和更大的电流，因此开关模式充电器是可取的，因为它与线性电池充电IC相比之下，开关模式充电器充电效率高，功耗形式产生的热量少。一般来说，嵌入式汽车应用的输入电压可能高达30 V，有些甚至更高。在这些GPS在跟踪定位系统中，充电器和常见的12 V至于单节锂离子电池(典型值3).7 V)、对于输入电压高得多的附加保护(当电池漂移的电压瞬变时)和某种类型的备份能力将是理想的配置。

2电池充电 IC 的设计问题

传统的线性拓扑电池充电器往往因其占板面积紧凑、简单、成本适中而受到重视。然而，传统的线性充电器存在输入和电池电压范围有限、电流消耗相对较大、功耗过大（产生热量）、充电终止算法有限、效率相对较低等缺点。另一方面，开关模式电池充电器是一个非常受欢迎的选择，因为这种充电器具有拓扑灵活性，可以充电各种化学电池，充电效率高，从而最大限度地减少热量，可以实现快速充电，工作电压范围广。当然，权衡总是存在的。开关充电器的缺点包括:成本比较高，基于电感器的设计比较复杂，可能会产生噪音，解决方案占板面积比较大。由于上述开关充电器的优点，现代铅酸电池、无线电源、能源收集、太阳能充电、远程传感器和嵌入式汽车应用大多采用开关模式充电器。

传统上，跟踪器中面向电池的备份电源管理系统由多个备份电源管理系统组成IC组成，包括高压降压稳压器和电池充电器，以及所有分立组件，这绝不是一个紧凑的解决方案。因此，早期跟踪系统的外观尺寸并不是很紧凑。典型的跟踪系统使用汽车电池和单个锂离子电池来支持存储和备份。

那么，为什么跟踪系统需要更集成的电源管理解决方案呢？首先，跟踪器本身的尺寸必须减小；在这个市场上，尺寸越小越好。此外，还需要安全充电电池IC为通用分组无线业务提供电压瞬变保护、系统备份能力应对系统电源消失或故障(GPRS)芯片组电源轨电压相对较低(~4.45 V)供电。

3电源备份管理器

满足上述要求，集成电源备份管理器和充电器的解决方案需要具备以下特点：

· 同步降压拓扑达到高效率；

· 输入电压范围广，适用于各种输入电源，并为高压瞬态提供保护；

· 适当的电池充电电压支持GPRS芯片组;

· 通过内置充电终止(无微处理器)简单独立运行；

· PowerPath控制-输入电源与备份电源之间的无缝切换，如果输入短路，则需要提供反向隔离；

· 当输入消失或故障时，为系统负载提供备份电池；

· 由于空间限制，需要提供占板面积小的扁平解决方案；

· 提高热性能和空间利用率。

为满足这些特定需要，AD该公司最近推出LTC4091是一个完整的锂离子电池备份管理系统，适用于主电源长期故障时必须运行的3.45 V至4.45 V电源轨。LTC4091采用一个36 V单片降压转换器具有自适应输出控制，从降压转换器输出到系统负载供电，并支持高效电池充电。当外部电源可用时，该设备可提供高达2.5 A单节4的总输出电流.1 V或4.2 V锂离子电池高达1.5 A的充电电流。若主输入源出故障，不能再给负载供电，LTC4091从备份锂离子电池到系统输出负载，通过内部理想的二极管提供4091 A如果使用外部理想的二极管晶体管，可以提供相对不受限制的电流。最大输出负载电压限制为4，以保护敏感的下游负载.45 V。当电源出现故障时，设备PowerPath通过短路输入支持反向隔离，控制输入电源与备份电源之间的无缝切换。LTC典型的4091应用包括车队和财产跟踪、汽车GPS数据记录仪和远程信息处理系统、安全系统、通信和工业备份系统。

LTC4091提供60V因此，绝对最大输入过压保护IC能抵抗高输入电压瞬态。LTC4091电池充电器为锂离子电池备份应用提供两个优化引脚可选充电电压:标准4.2 V电压，以及电池运行时间和充电/放电周期寿命的4.1 V可选电压。其他特点包括软启动和频率折返、涓流充电、自动充电、低电池电量预充电、充电定时器终止、热调节和温度合格充电的热敏电阻引脚。

LTC4091 采用扁平 (0.75 mm) 22 引脚 3 mm x 6 mm DFN 封装，提供背面金属焊盘以实现卓越的热性能。该器件在 –40 °C 至 125 °C 运行在温度范围内。 1 显示了该设备的典型应用原理图。

图1 LTC4091 典型应用原理图

AUTOMOTIVE INPUT：汽车输入

6V TO 36V：6V 至 36V

2A MAX：2A 最大值

LOAD：负载

4.45V MAX：4.45V 最大值

Li-Ion BATTERY：锂离子电池

4.热量调节保护

为了防止热量过高而损坏IC或者如果芯片温度上升到105左右 °C，内部热反馈环自动降低设定的充电电流。热量调节防止由于大功率运行或环境温度太高导致LTC4091过热使用户能够突破给定电路板设计的功率处理能力极限，而不会面临损坏LTC4091或外部组件的风险。热量调节环路的优点是，充电电流可以根据实际情况而不是最差情况设置，并确保电池充电器在最差情况下自动降低电流。

55穿越汽车冷车的启动情况

汽车应用会经历电源电压的急剧下降。例如，当冷车启动时，电源电压的急剧下降可能会导致高压开关稳压器失去调节能力，导致过大VC因此，电压VIN恢复过程导致输出过冲过大。为防止冷车恢复过冲，必须通过RUN/SS引脚使LTC软启动电路复位4091。下图2显示了一个简单电路的例子，可以自动检测欠压情况并使其工作RUN/SS引脚复位，重新连接软启动功能电路，防止破坏性输出过冲。

图2 冷车开始穿越电路

AUTOMOTIVE INPUT：汽车输入

6结论

汽车和车队跟踪系统的利用率正在上升。为了支持实时跟踪，现代跟踪器的外观尺寸正在减小，功能正在增加，包括主动数据传输功能。此外，还需要备份功能以及用来给系统中 GPRS 芯片组电源电压较低。AD 的 Power by Linear 产品 LTC4091是一种高压大电流降压电池充电器 PowerPath 备份管理器为车辆跟踪应用提供了紧凑、强大、灵活的单芯片解决方案，使设计师的任务更简单、更容易。