車輛跟蹤系統(tǒng)可用于實時跟蹤的主動數(shù)據(jù)傳輸

車輛跟蹤系統(tǒng)是監(jiān)控單輛汽車或整個車隊的理想選擇。跟蹤系統(tǒng)由用于數(shù)據(jù)收集（以及數(shù)據(jù)傳輸，如果需要）的自動跟蹤硬件和軟件組成。2015年全球車隊管理市場規(guī)模為80億美元，預(yù)計到2022年將超過220億美元，2016年至2023年的復(fù)合年增長率超過20%（來源：全球市場洞察）。拉丁美洲、中東和非洲等地區(qū)對商用車的需求不斷增長，這也代表著潛在的增長機會。在歐洲和北美等較發(fā)達地區(qū)，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)在車輛中的集成預(yù)計將提高車輛跟蹤系統(tǒng)的采用率，盡管高昂的集成成本減緩了這一進展。此外，亞太地區(qū)的車輛跟蹤市場規(guī)模預(yù)計將在預(yù)測期內(nèi)大幅增長，日本、印度和中國是主要驅(qū)動國家。這些新興市場具有巨大的潛力，主要是因為它們有許多商用車。

主動跟蹤器與被動跟蹤器

主動和被動跟蹤器以相同的方式收集數(shù)據(jù)，并且同樣準確。這兩種類型之間的主要區(qū)別在于時間。主動跟蹤器也稱為實時跟蹤器，因為它們通過衛(wèi)星或蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，從而立即指示車輛的位置。這樣，計算機屏幕可以實時顯示這種運動。這使得主動跟蹤成為有興趣提高交付效率和監(jiān)控員工在現(xiàn)場駕駛的企業(yè)的最佳選擇。主動跟蹤器還具有地理圍欄功能（將此功能視為力場），在車輛進入或離開預(yù)定位置時提供警報（來源：RMT Corporation）。這些類型的系統(tǒng)還可以幫助防止盜竊并幫助找回被盜車輛。當(dāng)然，主動GPS跟蹤設(shè)備比被動GPS跟蹤設(shè)備更昂貴，并且需要每月支付服務(wù)費。

另一方面，被動跟蹤器成本更低，更小，更容易隱藏。它們的缺點是它們的數(shù)據(jù)存儲有限。它們將信息存儲在設(shè)備上，而不是將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程位置。跟蹤器必須從車輛上取下并插入計算機才能查看其任何信息。這些系統(tǒng)適用于出于工作目的跟蹤里程的人，或有興趣減少車輛濫用的企業(yè)。此外，它們也經(jīng)常被選中來監(jiān)視人們的行為（想想偵探工作）。如果不需要即時反饋并且有計劃定期檢查設(shè)備數(shù)據(jù)，則被動跟蹤器是一個不錯的選擇。

這兩種類型的跟蹤器本質(zhì)上都是便攜式的，并且外形相對較小。因此，需要電池供電，也需要備份功能，以便在斷電時保存數(shù)據(jù)。由于為電池（通常是單節(jié)鋰離子電池）充電所需的汽車系統(tǒng)電壓和電流更高，因此與線性電池充電IC相比，開關(guān)模式充電器具有更高的充電效率，因為產(chǎn)生的功耗形式的熱量更少。一般來說，嵌入式汽車應(yīng)用的輸入電壓高達30 V，有些甚至更高。在這些GPS跟蹤系統(tǒng)中，充電器具有典型的12 V至單節(jié)鋰離子電池（典型值為3.7 V），具有對更高輸入電壓的額外保護（在電池偏移引起的電壓瞬變的情況下），加上某種備份功能將是理想的。

電池充電IC的設(shè)計問題

傳統(tǒng)的線性拓撲電池充電器通常因其緊湊的尺寸、簡單性和適中的成本而受到重視。然而，傳統(tǒng)線性充電器的缺點包括輸入和電池電壓范圍有限、相對電流消耗較高、功耗（發(fā)熱）過多、充電終止算法有限以及相對效率較低。另一方面，開關(guān)模式電池充電器因其拓撲結(jié)構(gòu)、靈活性、多化學(xué)充電、高充電效率（可最大限度地減少熱量以實現(xiàn)快速充電時間）以及寬工作電壓范圍而成為熱門選擇。當(dāng)然，權(quán)衡總是存在的。開關(guān)充電器的一些缺點包括成本相對較高、基于電感器的設(shè)計更為復(fù)雜、潛在的噪聲產(chǎn)生和更大的尺寸解決方案。現(xiàn)代鉛酸、無線電源、能量收集、太陽能充電、遠程傳感器和嵌入式汽車應(yīng)用主要由開關(guān)模式充電器供電，原因如前所述。

傳統(tǒng)上，跟蹤器的電池備用電源管理系統(tǒng)由多個IC、高壓降壓穩(wěn)壓器和電池充電器以及所有分立元件組成;不完全是一個緊湊的解決方案。因此，早期的跟蹤系統(tǒng)在外形上不是很緊湊。跟蹤系統(tǒng)的典型應(yīng)用使用汽車電池和 1 節(jié)鋰離子電池進行存儲和備份。

那么，為什么跟蹤系統(tǒng)需要集成度更高的電源管理解決方案呢？首先，需要減小跟蹤器本身的尺寸;在這個市場上越小越好。此外，還需要為電池安全充電并保護IC免受電壓瞬變的影響，需要在系統(tǒng)電源斷電或發(fā)生故障時進行系統(tǒng)備份，以及為~4.45 V的通用分組無線電服務(wù)（GPRS）芯片組相對較低的電源軌電壓供電。

電源備份管理器

解決上述目標(biāo)的集成電源備份管理器和充電器解決方案需要以下屬性：

同步降壓拓撲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)高效率

寬輸入電壓范圍，以適應(yīng)各種輸入電源，并具有高壓瞬變保護

適當(dāng)?shù)碾姵爻潆婋妷阂灾С?GPRS 芯片組

簡單自主的操作，具有板載充電終止功能（無需微控制器）

PowerPath 控制可在電源故障事件期間在輸入電源和備用電源之間無縫切換;如果發(fā)生短路輸入，它還需要提供反向阻塞

電池備份功能，可在輸入不存在或發(fā)生故障時為系統(tǒng)負載供電

由于空間限制，解決方案尺寸小且扁平

先進的封裝，可提高熱性能和空間效率

為了滿足這些特定需求，ADI公司最近推出了LTC4091，這是一款完整的鋰離子電池備份管理系統(tǒng)，適用于3.45 V至4.45 V電源軌，在長時間主電源故障期間必須保持活動狀態(tài)。LTC4091采用具有自適應(yīng)輸出控制的36 V單芯片降壓轉(zhuǎn)換器，為系統(tǒng)負載供電，并從降壓輸出實現(xiàn)高效率電池充電。當(dāng)外部電源可用時，該器件可為單節(jié) 4.1 V 或 4.2 V 鋰離子電池提供高達 2.5 A 的總輸出電流和高達 1.5 A 的充電電流。如果主輸入源發(fā)生故障且無法再為負載供電，LTC4091通過內(nèi)部二極管從備用鋰離子電池向系統(tǒng)輸出負載提供高達4 A的電流，如果使用外部二極管晶體管，則提供相對無限的電流。為了保護敏感的下游負載，最大輸出負載電壓為4.45 V。該器件的 PowerPath 控制可在電源故障事件期間在輸入電源和備用電源之間實現(xiàn)無縫切換，并在輸入短路時實現(xiàn)反向阻斷。LTC4091 的典型應(yīng)用包括車隊和資產(chǎn)跟蹤、汽車 GPS 數(shù)據(jù)記錄器和遠程信息處理系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、通信和工業(yè)備份系統(tǒng)。

LTC4091具有60 V絕對最大輸入過壓保護功能，使IC不受高輸入電壓瞬變的影響。LTC4091的電池充電器提供兩個引腳可選的充電電壓，針對鋰離子電池備份應(yīng)用進行了優(yōu)化：標(biāo)準4.2 V和4.1 V選項，后者以電池運行時間為代價，延長充電/放電循環(huán)壽命。其他特性包括軟啟動和頻率折返，以控制啟動和過載期間的輸出電流，以及涓流充電、自動再充電、低電池預(yù)充電、充電定時器終止、熱調(diào)節(jié)和用于溫度合格充電的熱敏電阻引腳。

LTC4091采用扁平（0.75 mm）22引腳3 mm×6 mm DFN封裝，背面金屬焊盤具有出色的熱性能。該器件的工作溫度范圍為 –40°C 至 +125°C。 圖1顯示了其典型應(yīng)用原理圖。

圖1.LTC4091典型應(yīng)用原理圖。

熱調(diào)節(jié)保護

為防止對IC或周圍元件造成熱損壞，如果管芯溫度上升至約105°C，內(nèi)部熱反饋環(huán)路會自動降低編程充電電流。 熱調(diào)節(jié)可保護 LTC4091 免受高功率操作或高環(huán)境溫度條件導(dǎo)致的過熱影響，并允許用戶利用給定的電路板設(shè)計突破功率處理能力的極限，而不會有損壞 LTC4091 或外部組件的風(fēng)險。熱調(diào)節(jié)環(huán)路的好處是可以根據(jù)實際情況設(shè)置充電電流，而不是最壞情況，并保證電池充電器在最壞情況下會自動降低電流。

汽車冷啟動穿越

汽車應(yīng)用會遇到電源電壓大幅下降，例如在冷啟動事件期間，這可能導(dǎo)致高壓開關(guān)穩(wěn)壓器失去穩(wěn)壓，從而導(dǎo)致電壓過高C電壓以及因此在V時輸出過沖在恢復(fù)。為防止從冷啟動事件中恢復(fù)時過沖，有必要通過 RUN/SS 引腳復(fù)位 LTC4091 的軟起動電路。下面的圖2顯示了一個簡單的電路示例，該電路自動檢測掉電條件并復(fù)位RUN/SS引腳，重新啟用軟啟動功能并防止損壞輸出過沖。

圖2.冷啟動穿越電路。

結(jié)論

汽車和車隊車輛跟蹤系統(tǒng)的采用率正在上升?，F(xiàn)代跟蹤器的外形尺寸已經(jīng)縮小，功能已經(jīng)發(fā)展到包括用于實時跟蹤的主動數(shù)據(jù)傳輸。此外，還需要備份功能和更低的電壓來為系統(tǒng)GPRS芯片組供電。ADI公司的LTC4091是一款高電壓、高電流降壓電池充電器和PowerPath備份管理器，具有熱調(diào)節(jié)和其他廣泛的保護功能，包括一個單芯片、緊湊、強大且靈活的解決方案，適用于車輛跟蹤應(yīng)用，從而使設(shè)計人員的任務(wù)更簡單、更容易。

審核編輯：郭婷