Celso Aron, Dominic Clavillas, and Jardine Penaflor

車輛跟蹤系統（VTS）通常安裝在汽車和卡車上。VTS 使用全球定位系統 （GPS） 等技術提供有關車輛速度、位置和方向的實時信息。

為了使VTS可靠工作，它需要具有強大的DC-DC電源。電源的設計必須能夠保護系統免受常見的汽車故障條件的影響，如負載突降、冷啟動、反極性以及 ISO 7637-2 和 ISO 16750-2 標準中描述的其他潛在破壞性瞬變。

此外，在沒有來自車輛的電源的情況下，系統必須能夠切換到備用電池以確保連續運行。最終，汽車電源必須符合汽車電磁干擾（EMI）標準，特別是CISPR 25。

為了應對這些挑戰，ADI公司開發了EVAL-ADVTS4152-EBZ電源解決方案，這是一種用于車輛跟蹤系統的高性能、簡化電源解決方案。

集成解決方案

EVAL-ADVTS4152-EBZ 電源解決方案集成了三個主要模塊：LT4356-1 浪涌抑制器、高效 LT8609A 降壓型穩壓器和 LTC4040 電池后備電源管理器。這三個模塊協同工作，為VTS等下游電子設備提供可靠高效的電源。

EVAL-ADVTS4152-EBZ 與標稱 12 V 或 24 V 系統兼容，設計輸出 5 V 并提供 3 A 連續電流。當汽車電池的電源不可用時，系統會自動切換到單節鋰離子（Li-Ion）或磷酸鐵鋰（LiFePO4） 電池。

圖2.EVAL-ADVTS4152-EBZ 功能框圖

浪涌止動器

設計汽車電源來處理高壓瞬變可能具有挑戰性，因為這需要器件在保持敏感電子設備完好無損的同時耗散多余的功率。EVAL-ADVTS4152-EBZ 電源解決方案具有 LT4356-1 浪涌抑制器，可保護系統免受高壓瞬變的影響，并在此類事件期間繼續工作。

LT4356-1 驅動一個外部 N 溝道、金屬氧化物半導體場效應晶體管 （MOSFET） 作為調整管 （參見圖 3）。在正常工作中，LT4356-1 完全接通 MOSFET，并提供一條從輸入到下游負載的低阻抗路徑。如果輸入電壓浪涌過高，LT4356-1 將控制 MOSFET 的柵極，并將輸出調節至由 R33 和 R34 電阻分壓器從 OUT 引腳到地設定的一個安全電壓電平。MOSFET 保持導通狀態，直到電容器充電 （CTMR） 連接到 TMR 引腳接地達到 1.35 V。此時，柵極引腳拉低電平，關閉 MOSFET。

圖3.LT4356-1 浪涌抑制器

負載突降

拋負載是高壓瞬變的一個例子。當交流發電機在充電時與汽車電池斷開連接時，就會發生負載突降，從而導致電壓浪涌。EVAL-ADVTS4152-EBZ 采用 LT4356-1 浪涌抑制器來保護敏感的汽車電子設備免受此類瞬態條件的影響。

測試設置

使用 DC1950A 拋負載發生器生成拋負載測試脈沖，并通過 EVAL-ADVTS4152-EBZ 的輸入發送。然后在EVAL-ADVTS1-EBZ的輸出端施加4152 A恒流負載。圖 4 顯示了負載突降條件的測試設置。

圖4.負載突降條件的測試設置

實際浪涌波形如圖5所示，顯示在通道2（C2）中，讀數為105.6 V浪涌，衰減約400 ms。輸出端的電壓讀數保持在5 V，顯示在通道3（C3）中，表明電源沒有中斷。在圖 5 中，LT4356-1 響應也顯示在通道 1 （C1） 中。波形中的平坦區域顯示芯片正在將電壓調節在所需的38 V鉗位電壓下（見圖5）。

圖5.高瞬態電壓下的EVAL-ADVTS4152-EBZ響應

降壓穩壓器

然后，LT4356-1 的輸出連接到 LT8609A 高效率降壓型穩壓器的輸入 （參見圖 6）。LT8609A具有3.0 V至42 V的寬輸入范圍。RT和地之間連接一個電阻用于設置開關頻率。一個 SYNC 引腳允許用戶啟用擴頻調制以實現低 EMI 操作。

圖6.LT8609A 降壓型穩壓器

電池備用電源管理器

為了使VTS連續運行，在沒有汽車電池供電的情況下，它必須有一個備用電源。EVAL-ADVTS4152-EBZ 具有一個 LTC4040 高電流、升壓型 DC-DC 穩壓器，用于支持單節鋰離子電池或 LiFePO4 電池的電源（參見圖 7）。

當LT4356-1的輸出降至1.2 V電源故障輸入（PFI）閾值以下時，2.5 A升壓穩壓器從備用電池向下游負載供電。

圖7.LTC4040 電池備用電源管理器

正常到備用電池模式

為了模擬掉電條件，斷開了EVAL-ADVTS4152-EBZ輸入端的電源，以查看從正常工作模式到備用電池模式的轉換波形。圖 9 顯示了測試設置。該仿真還顯示了EVAL-ADVTS4152-EBZ在冷啟動等欠壓瞬變期間如何繼續工作。

在圖8中，標稱12 V輸入顯示在通道1（C1）中。通道3（C3）中顯示的系統輸出顯示，當5 V輸入下降時，12 V輸出不會中斷。該結果還表明，EVAL-ADVTS4152-EBZ即使在冷啟動瞬變期間也能連續工作。

圖8.掉電條件下的 EVAL-ADVTS4152-EBZ 響應（VIN = 12 V 和 VOUT = 5 V）

圖9.掉電條件模擬測試設置

為電池選擇充電電壓

當汽車電池電源可用時，升壓穩壓器作為降壓電池充電器反向工作。充電電壓可通過用戶可選的引腳根據電池類型進行配置。LTC4040 為兩種電池化學成分 （鋰離子和 LiFePO4），這些選項通過 S1、S2 和 S3 滑動開關輸入進行選擇。表 2 顯示了為兩種類型的電池選擇充電電壓的開關配置。

熱關斷規定

EVAL-ADVTS4152-EBZ具有可選的ADT6401引腳可選溫度開關，可在設計需要防止異常高直流電壓時提供過溫保護。有關參考，請參見 EVAL-ADVTS4152-EBZ、UG-1916 的 ADT6401 原理圖。

預一致性測試

ISO 7637-2：2011 和 ISO 16750-2：2012 標準

ISO 7637-2：2011 和 ISO 16750-2：2012 標準描述了可能的瞬變，并指定了模擬瞬變的測試方法。圖10顯示了符合要求的測試要求作為參考。

圖 10.ISO 7637-2 和 ISO 16750-2 測試要求

CISPR 25 輻射和傳導發射

CISPR 25 是一項汽車標準，用于調節輻射和傳導發射，以保護車輛中的車載接收器。EVAL-ADVTS4152-EBZ的輻射EMI性能如圖11和圖12所示。傳導EMI性能如圖13和圖14所示。圖11至圖14中的紅線表示CISPR25 5類輻射和傳導發射峰值限值。

圖 11.輻射EMI性能，水平極化

圖 12.輻射EMI性能，垂直極化

圖 13.傳導 EMI 性能，正極性

圖 14.傳導EMI性能，負極性

審核編輯：郭婷