PDM Inteligente Automotriz

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Block Diagram Arquitectura Interfaces
  • Potencia: BAT+, GND, OUT1…OUT5.
  • Control: PWM1…PWM5, ADC_I1…ADC_I5, ISO_IN1…ISO_IN5, SW1…SW5, DS18B20_DATA.
  • Los PC814 se usan solo para eventos lentos; el PWM de 20 kHz va directo a drivers high-side.
Plan de bloques / referencias
  • Protección y distribución 12 V: buscar referencia; adaptar a load-dump automotriz.
  • Buck 12 V→5 V y 5 V→3.3 V: buscar referencias automotrices; importar solo si hay bloque independiente compatible.
  • ESP32-S3 + USB/boot/reset: buscar referencia ESP32-S3.
  • Cinco canales high-side 40 A: sin referencia si no existe bloque de potencia comparable; diseño desde datasheets.
  • Entradas PC814, interruptores y DS18B20: diseño desde biblioteca/datasheets.

Project Specification

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Project Specification Project Overview
PDM automotriz inteligente de 12 V, estado Draft, con cinco salidas high-side independientes de 40 A continuos controladas por ESP32-S3.
Intended Use
Prototipo de distribución de potencia para vehículo de 12 V y cargas resistivas/inductivas. Requiere validación térmica, EMC, ISO 7637-2 y mecánica antes de uso en vehículo.
What the Device Should Do
  • Conmutar cinco cargas high-side hasta 40 A continuos por canal.
  • PWM objetivo 20 kHz y 100% duty.
  • Medir corriente bidireccional por canal y apagar por sobrecorriente.
  • Leer cinco entradas aisladas universales, cinco interruptores manuales y un DS18B20.
  • Arrancar siempre con salidas OFF.
Main Features
  • ESP32-S3-WROOM-1, USB nativo, BOOT/RESET.

Power Budget and Design Notes

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Power Budget and Design Notes Presupuesto preliminar de lógica
Objetivo buck 5 V: mínimo 2 A para margen de temperatura/transitorios. El regulador 3.3 V debe soportar ≥1 A; si es LDO desde 5 V, disipación típica límite ≈(5−3.3)×0.65=1.105 W, por lo que se prefiere buck 3.3 V o LDO de paquete térmico grande con cobre y verificación.
Potencia de canales
Cada canal de 40 A requiere cálculo con RDS(on) caliente. Dos MOSFET en paralelo de 2.5 mΩ cada uno a temperatura elevada equivalen a 1.25 mΩ y disipan P≈I²R=2.0 W por canal solo en conducción, sin incluir conmutación. La selección final debe usar RDS(on) a Tj y Qg del datasheet; se requieren cobre pesado, vías térmicas y/o disipador/busbar.
Protección

Firmware Starter

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Firmware Starter
Se completará después de fijar las asignaciones GPIO reales del esquema. Objetivo: PlatformIO + Arduino, PWM LEDC 20 kHz, adquisición de cinco corrientes, entradas aisladas/manuales, DS18B20, OFF seguro al arranque y latch de sobrecorriente.

flux

La arquitectura principal ya está creada y usa sensores Hall de 50 A y MOSFETs de 100 V en paralelo por canal. La revisión encontró soporte incompleto en los drivers high-side y varios ERC reales; voy a corregir esos bloques antes de considerar terminado el esquema.

flux

Se creó el esquema base del PDM Inteligente ESP32-S3 con cinco canales high-side PWM, MOSFETs de 100 V en paralelo, sensores Hall ACS770 de 50 A, fusibles independientes, entradas PC814, conector de interruptores, DS18B20, alimentación protegida y firmware inicial.
Pendiente
  • Completar los circuitos auxiliares de los cinco TPS48100-Q1 y resolver los ERC restantes.
  • Validar o sustituir la base de fusible candidata por una referencia certificada para 40 A continuos.
  • Realizar validación térmica y mecánica para hasta 200 A simultáneos antes del layout.
No pude ejecutar la pasada final porque ya no hay ACUs disponibles. El diseño no debe pasar todavía a PCB ni fabricación.
Corregir drivers y ERC
Buscar portafusible 40 A
Validar 200 A térmicos

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Arquitectura
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BATERÍA 12 V / GND
  -> protección inversión + TVS load-dump
  -> BUS_12V_PROT
      -> buck automotriz 5 V -> regulador 3.3 V -> ESP32-S3 + lógica + sensores
      -> 5 × canal independiente:
         driver high-side 100% duty <- PWM GPIO (20 kHz, OFF seguro)
         -> MOSFET N 80–100 V en paralelo
         -> sensor Hall bidireccional ≥50 A
         -> fusible físico 40 A
         -> TVS/supresión inductiva y conector OUTn

Entradas:
  5 × entrada universal +12 V / conmutación a masa -> protección -> PC814 -> GPIO
  Conector 6 pines: 5 interruptores manuales + retorno común -> protección/pull-up -> GPIO
  DS18B20 externo -> protección + pull-up -> GPIO
  USB nativo -> ESP32-S3
Interfaces
  • Potencia: BAT+, GND, OUT1…OUT5.
  • Control: PWM1…PWM5, ADC_I1…ADC_I5, ISO_IN1…ISO_IN5, SW1…SW5, DS18B20_DATA.
  • Los PC814 se usan solo para eventos lentos; el PWM de 20 kHz va directo a drivers high-side.
Plan de bloques / referencias
  • Protección y distribución 12 V: buscar referencia; adaptar a load-dump automotriz.
  • Buck 12 V→5 V y 5 V→3.3 V: buscar referencias automotrices; importar solo si hay bloque independiente compatible.
  • ESP32-S3 + USB/boot/reset: buscar referencia ESP32-S3.
  • Cinco canales high-side 40 A: sin referencia si no existe bloque de potencia comparable; diseño desde datasheets.
  • Entradas PC814, interruptores y DS18B20: diseño desde biblioteca/datasheets.

  • Arquitectura

  • Interfaces

  • Plan de bloques / referencias

PDM Inteligente ESP32-S3

PDM Inteligente ESP32-S3 thumbnail
PDM automotriz inteligente de 12 V con ESP32-S3, cinco salidas high-side de 40 A, entradas aisladas, sensado Hall, protección automotriz y firmware PlatformIO/Arduino.

Properties

Properties describe core aspects of the project.

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