- Вибір акумулятора для резервного живлення
- Перетворення напруги автомобільної бортової мережі в мережу 5 В
- Система управління живленням
- Харчування GSM-модуля
- харчування мікроконтролера
- Харчування модуля GPS
- харчування аудіо підсилювача
- Вітчизняна система екстрених викликів «ЕРА-ГЛОНАСС»
Функціонування системи, від якої залежить життя людини, має бути надійним. Електронній системі екстрених викликів eCall - аналогу російської системи «ЕРА-ГЛОНАСС» - для належної роботи необхідно надійне живлення. Компанія Texas Instruments пропонує відповідні рішення.
Система екстреного виклику (emergency call, eCall) - новітня електронна система, про яку в найближчі роки ви будете чути все частіше. Постійне прагнення до підвищення безпеки автотранспорту змусило уряди різних країн розглянути необхідність її тотального впровадження. Відповідно до рішення Європейського Союзу, починаючи з 2018 року всі випущені автотранспортні засоби повинні оснащуватися eCall. У разі серйозних дорожніх аварій eCall автоматично встановлює зв'язок з екстреними службами та передає по бездротовому каналу інформацію про стан подушок безпеки, дані з датчиків зіткнення, навігаційні координати з GPS. Так як eCall це абсолютно нова автомобільна система, вона повинна відповідати вже наявними жорстким стандартам і правилам. За це причини наявність зразковою і закінченою схеми харчування значно спрощує процес розробки.
Розглянемо представлену на малюнку 1 блок-схему референсной системи харчування для автомобільної системи eCall (Automotive eCall Power Supply Reference Design) виробництва компанії компанії Texas Instruments.
Мал. 1. Схема автомобільного блоку живлення з резервним акумулятором для системи eCall
Вибір акумулятора для резервного живлення
Навіщо потрібен ще один резервний акумулятор, якщо в машині вже є власний акумулятор 12 В? Щоб відповісти на це питання, уявіть собі ситуацію, коли у вас з якихось причин не виявиться акумулятора 12 В, а вам необхідний екстрений дзвінок. Без резервного елемента живлення системи eCall нічого не можна буде зробити - ні зробити екстрений виклик, ні визначити місце розташування за допомогою GPS, а значить, до вас не направлять рятувальників. Ви можете залишитися без допомоги протягом декількох днів або навіть довше. Саме з цієї причини наявність резервного акумулятора в eCall може виявитися питанням життя і смерті.
Вже згадана еталонна система харчування eCall передбачає використання низьковольтних акумуляторів з напругою живлення 2,5 ... 4,5 В. Для цього можуть бути використані різні поширені елементи живлення: літій-іонні, літій-полімерні, літій-залізофосфатні (LiFePO4) і залізо-нікелеві хімічні джерела струму. У випадку з залізо-нікелевими батареями буде потрібно включення трьох послідовних елементів, а в разі літієвих для отримання того ж напруги буде достатньо тільки одного. У розглянутій схемі використовуються літій-залізофосфатні акумулятори (LiFePO4), які пропонують компромісне рішення по вартості, питомої ємності, габаритним розмірам і номінальній напрузі. Крім того, ці елементи живлення підтримуються лінійної зарядної мікросхемою bq25071 і захисної мікросхемою bq28Z610 , Які також використовуються в схемі. Інші мікросхеми для роботи з акумуляторами підтримують різні елементи живлення, і в кожному конкретному випадку слід шукати індивідуальне оптимальне рішення.
Перетворення напруги автомобільної бортової мережі в мережу 5 В
Ключовою вимогою в низьковольтної автомобільній електроніці є захист від перепадів напруги автомобільної бортової мережі. У системах з низькою напругою живлення вхідна напруга 12 В від акумулятора повинно бути перетворено так, щоб його значення було максимально близьким до рівня напруги резервного акумулятора. Це дозволить заряджати резервний акумулятор з мінімальним виділенням тепла. Синхронний імпульсний понижуючий перетворювач LM43603-Q1 перетворює напругу бортової мережі в напругу живлення 5 В. Крім того, що регулятор LM43603 працює з вхідними напругами до 36 В і атестований для роботи в складі автомобільної електроніки. Крім цього, він здатний працювати на частотах до 2 МГц. Це виключає забруднення радіоефіру в AM-діапазоні.
Система управління живленням
Система управління повинна гарантувати наявність безперебійного живлення всіх елементів і модулів eCall. У разі наявності штатного автомобільного акумулятора харчування здійснюється від нього за допомогою LM43603-Q1. В іншому випадку використовується резервний акумулятор. Три P-канальних польових транзистора NexFET ™ CSD25402Q3A , Керованих компаратором TL331-Q1, забезпечують підключення до джерела з найбільшим напругою.
Також система управління забезпечує харчуванням залишилися DC / DC-перетворювачі. Вони формують необхідні напруги для інших модулів системи.
Харчування GSM-модуля
Модуль GSM (Global System for Mobile) використовується для зв'язку автомобіля і мережі. Його напругу живлення зазвичай складає близько 3,8 В. Оскільки напруга резервного акумулятора може бути як вище, так і нижче цього рівня, необхідно застосовувати підвищує-понижуючий перетворювач. TPS63020-Q1 - підвищує-понижуючий перетворювач, який забезпечує необхідний GSM-модуля навантаження струм до 2 А. Робоча частота TPS63020-Q1 перебувати за межами AM-діапазону і становить 2,4 МГц.
харчування мікроконтролера
Мікроконтролер виконує управління і контроль роботи системи eCall. Він також може обмінюватися інформацією з автомобілем. Всі цифрові мікросхеми найчастіше використовують одне напруга живлення, яке зазвичай становить 1,8 В. Оскільки це нижче напруги акумулятора, то допустимо використовувати понижуючий перетворювач. TPS62290-Q1 - простий і компактний понижуючий регулятор, що працює на частоті 2,25 МГц за межами AM-діапазону.
Харчування модуля GPS
Модуль GPS, як і модуль GSM, вимагає напруга живлення 5 В, але має менший живить струм. Проте, в даному випадку знову потрібно підвищує-понижуючий перетворювач. Для оптимізації переліку елементів знову використовується TPS63020-Q1.
харчування аудіо підсилювача
Рівні живлячої напруги і струмів для аудіо підсилювача сильно залежать від типу підсилювача і розміщення динаміка. Положення динаміка визначає необхідну вихідну потужність, яка, в свою чергу, визначається величиною струмів і напруг. У більшості випадків для живлення підсилювача використовується підвищує перетворювач.
Аудіо підсилювач TAS5411-Q1 має вихідну потужність 8 Вт і працює з напругою до 18 В. Підвищуючий регулятор TPS61175-Q1 забезпечує вихідна напруга 9 В. Він має вбудований каскад на силових МДП-транзисторах і програмовану робочу частоту до 2,2 МГц, що вище, ніж частоти AM- діапазону.
Ось і все, що потрібно для харчування низьковольтної системи eCall.
У Росії ведуться роботи зі створення аналогічної системи на базі технології ГЛОНАСС.
Вітчизняна система екстрених викликів «ЕРА-ГЛОНАСС»
«ЕРА-ГЛОНАСС» - російський аналог системи eCall, який також створюється з метою підвищення безпеки на транспорті.
Передбачається установка системи «ЕРА-ГЛОНАСС» на всі види автотранспорту. За оцінками розробників, це знизить час прибуття допомоги до місця аварії до 30%, що допоможе врятувати до 4 тисяч чоловік щорічно.
З технічної точки зору планується повна сумісність «ЕРА-ГЛОНАСС» і eCall і створення єдиного простору безпеки.
Принцип роботи системи передбачає використання всієї доступної інфраструктури: стільникових мереж, екстрених служб, диспетчерських центрів (малюнок 2).
Мал. 2. Схема роботи системи «ЕРА -ГЛОНАС»
Отримання технічної інформації , замовлення зразків , замовлення і доставка .
