原標題：如何為車輛資產跟蹤設備供電和保護以確?？煽窟\行

　　通過在商用車隊中實施車輛資產跟蹤以確保效率和有效性，可以幫助解決現代物流和供應鏈挑戰。然而，車輛資產跟蹤設備的設計人員需要針對堅固性、惡劣的電氣環境、高水平的沖擊和振動以及寬工作溫度范圍進行設計。同時，它們仍必須在更小的外形尺寸和更寬的輸入電壓范圍(通常為 4.5 至 60 伏直流電 (dc))中滿足不斷提高的性能、效率和保護要求。

　　考慮到運營條件和資產價值，保護的重要性怎么強調都不為過。它通常必須包括對過流、過壓、欠壓和反向電壓條件的保護，以確?？煽窟\行并支持高水平的可用性。

　　從頭開始設計實現這些操作要求所需的電源轉換和保護電路可能具有挑戰性。雖然這樣做可以實現完全優化的設計，但也可能導致上市時間延遲、成本超支和合規問題。相反，設計人員可以轉向現成的 DC/DC 轉換器電源模塊和保護 IC。

　　本文回顧了車輛資產跟蹤設備的電源要求，并概述了這些設備的典型電源管理和保護架構。然后介紹了設計人員可以在這些應用中使用的Maxim Integrated Products的真實 DC/DC 轉換器模塊和保護 IC。還提供了相關的評估板和印刷電路板(PC 板)布局指南。

　　車輛資產跟蹤器電源要求

　　車輛電池是跟蹤設備的主要電源，在消費車輛中通常為 12 伏直流電，在商用卡車中通常為 24 伏直流電。資產跟蹤器作為售后配件出售，預計將包括一個足夠大的可充電備用電池，可以使用幾天。此外，這些設備需要針對車輛電源總線上的瞬態和故障條件提供保護，它們通常包括降壓 DC/DC 轉換器和低壓差穩壓器 (LDO) 的組合來為系統元件供電(圖 1) .

　　圖 1：典型資產跟蹤/車隊管理設備中的電源系統包括兩個或多個降壓 DC/DC 轉換器、一個 LDO 和一個保護 IC。(圖片來源：美信集成)

　　由于它們是作為售后項目安裝的，因此資產跟蹤設備必須盡可能小以適應可用空間。電源轉換組件需要非常高效，以通過相對較小的電池實現更長的設備壽命和更長的備份。由于資產跟蹤設備通常位于密封外殼中，因此盡量減少可能對使用壽命和可靠性產生負面影響的內部熱量產生非常重要。因此，電力系統必須提供小型化和高效率的最佳組合。雖然 LDO 很緊湊，但它們并不是最有效的選擇。

　　相反，設計人員可以轉向提供高轉換效率的同步降壓 DC/DC 轉換器。例如，72% 的效率是 24V 到 3.3V 同步降壓轉換的典型值，而 84% 的效率是 24V 到 5V 轉換的典型值。使用同步 DC/DC 轉換器可降低熱耗散，有助于提高可靠性并有機會使用更小的備用電池。挑戰在于設計一個緊湊型解決方案，這些解決方案具有這些應用所需的 60 伏直流最大輸入額定值。

　　同步降壓 IC 與集成模塊

　　為了實現小尺寸和效率的設計目標，設計人員可以選擇基于同步 DC/DC 轉換器 IC 或集成 DC/DC 轉換器模塊的解決方案。一個典型的 300 mA 同步降壓 IC 解決方案需要一個 2 平方毫米 (mm 2 ) 的 IC、一個大約 4 mm 2的電感器以及幾個其他無源元件，總共占用了 29.3 mm 2的 PC 板面積?；蛘?， Maxim Integrated 的Himalaya μSLIC集成同步降壓模塊提供的解決方案體積縮小 28%，僅占用 21 mm 2的 PC 板面積(圖 2)。

　　圖 2：與傳統的降壓轉換器實施方案(左)相比，Himalaya μSLIC 電源模塊解決方案(右)占用的電路板空間減少了 28%。(圖片來源：美信集成)

　　走向垂直

　　Himalaya μSLIC 電源模塊垂直集成電感器和降壓轉換器 IC，與典型的平面解決方案相比，可顯著減少 PC 板空間。μSLIC 模塊的額定工作電壓高達 60 伏直流輸入，工作溫度范圍為 -40 至 +125°C。即使采用垂直集成，它們在 10 引腳、2.6 x 3 x 1.5 高 mm 封裝中仍然是薄型和緊湊型(圖 3)。

　　圖 3：在 Himalaya μSLIC 電源模塊中，電感器垂直集成在 IC 上以最小化電路板空間。(圖片來源：美信集成)

　　MAXM15062 / MAXM15063 / MAXM15064高效同步降壓模塊包括集成控制器、MOSFET、補償元件和電感器。它們只需要幾個外部組件即可實現完整的高效 DC/DC 解決方案(圖 4)。這些模塊可提供高達 300 mA 的電流，并在 4.5 至 60 V DC 的輸入電壓范圍內運行。MAXM15064 的輸出可調范圍為 0.9 至 5 V DC，而 MAXM15062 和 MAXM15063 分別具有 3.3 和 5 V DC 的固定輸出。

　　圖 4：MAXM15064 只需三個電容器和兩個電阻器即可構成完整的降壓轉換器解決方案。(圖片來源：美信集成)

　　這些模塊具有峰值電流模式控制架構，具有逐周期限流、固有短路保護和良好瞬態響應等優點。它們具有固定的 4.1 毫秒 (ms) 軟啟動時間，以減少浪涌電流。設計人員可以借助這些高效的降壓轉換器模塊來簡化設計流程、降低制造風險并加快上市時間。

　　評估套件展示經過驗證的設計

　　MAXM15064EVKIT #評估套件提供經過驗證的設計來評估 MAXM15064 同步降壓模塊(圖 5)。它被編程為為高達 300 mA 的負載提供 5 伏直流電。它具有可調節的輸入欠壓鎖定、開漏 RESET 信號和可選的脈寬調制 (PWM) 或脈沖頻率調制 (PFM) 模式。PFM 模式可用于提供更高的輕負載效率。它符合 CISPR22 (EN55022) B 類傳導和輻射發射，在 48 伏直流輸入和 200 毫安輸出下提供 78.68% 的效率。

　　圖 5：MAXM15064EVKIT# 是用于 MAXM15064 的 5 V DC 輸出評估套件，可提供高達 300 mA 的電流。(圖片來源：美信集成)

　　保護IC

　　設計人員可以使用 MAX176xx 可調節過壓和過流保護 IC 以及 MAXM1506x 同步降壓模塊來構建完整的系統解決方案。這些 IC 采用 12 引腳 TDFN-EP 封裝，旨在保護系統免受 -65 至 +60 伏的正負輸入電壓故障的影響。它們有一個內部場效應晶體管 (FET)，其典型導通電阻 (R ON ) 僅為 260 毫歐 (mΩ)。輸入過壓保護范圍可編程為 5.5 至 60 伏，而輸入欠壓保護范圍可調節為 4.5 至 59 伏。外部電阻器用于設置輸入過壓鎖定 (OVLO) 和欠壓鎖定 (UVLO) 閾值。

　　電流限制保護可通過一個高達 1 安培 (A) 的電阻器進行編程，以幫助控制對大輸出濾波電容器充電時的浪涌電流。限流可以三種模式實現;自動重試、閉鎖或連續。SETI 引腳上的電壓與瞬時電流成正比，可由模數轉換器 (ADC) 讀取。這些 IC 的工作溫度范圍為 -40 至 +125°C，并包括熱關斷功能以防止溫度過高?？蛇x的浪涌抑制器器件可用于預期高輸入浪涌電流的應用(圖 6)。該系列共有三款 IC：

　　MAX17608提供過壓、欠壓和反向電壓保護。

　　MAX17609提供過壓和欠壓保護。

　　MAX17610提供反向電壓保護。

　　圖 6：MAX17608 和 MAX17609 保護 IC 的典型集成，顯示了用于高輸入浪涌應用的可選浪涌抑制器(左)。(圖片來源：美信集成)

　　保護 IC 評估套件

　　MAX17608EVKIT 、MAX17609EVKIT和MAX17610EVKIT使設計人員能夠分別評估MAX17608、MAX17609和MAX17910的性能(圖7) 。例如，MAX17608EVKIT 是一塊完全組裝并經過測試的電路板，用于評估 MAX17608。它的額定電壓為 4.5 至 60 伏和 1 A，具有欠壓、過壓、反向電壓保護和正向/反向電流限制。MAX17608EVKIT 可配置為演示可調欠壓和過壓保護、三種限流模式和各種限流閾值。

　　圖 7：MAX17608EVKIT# 等評估板也可用于 MAX17609 和 MAX17610 保護 IC。(圖片來源：美信集成)

　　PC 板布局指南

　　在布置 MAX1506x 和 MAX176xx 時，應遵循一些基本指南以確保設計成功。例如，對于 MAX1506x：

　　輸入電容應盡可能靠近 IN 和 GND 引腳。

　　輸出電容應盡可能靠近 OUT 和 GND 引腳。

　　反饋 (FB) 電阻分壓器應盡可能靠近 FB 引腳。

　　使用較短的電源走線和負載連接。

　　對于 MAX176xx：

　　使所有走線盡可能短;這最大限度地減少了任何寄生電感并優化了輸出短路的開關響應時間。

　　輸入輸出電容距離器件不超過5mm;越近越好。

　　IN 和 OUT 引腳必須通過短而寬的走線連接到電源總線。

　　建議使用從裸露焊盤到接地層的熱過孔來提高熱性能，特別是對于連續電流限制模式。

　　作為參考，圖 8 顯示了 MAXM17608 和 MAXM15062 以及它們各自在電源鏈中的位置。

　　圖 8：典型的資產跟蹤設備框圖，顯示了 Maxim Integrated 的同步降壓轉換器和保護 IC 的適用位置。(圖片來源：美信集成)

　　結論

　　如圖所示，設計人員可以使用 MAX1506x 高效、同步降壓模塊和 MAX176xx 保護 IC，為車輛資產跟蹤設備實現完整的電源和保護解決方案。在實施過程中遵循核心最佳實踐，最終的解決方案可以高效、緊湊和堅固，同時最大限度地減少制造風險和合規問題。