PDM Inteligente Automotriz

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Block Diagram

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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.
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.
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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Firmware Starter
PlatformIO

Ini


[env:esp32-s3-devkitc-1]
platform = espressif32
board = esp32-s3-devkitc-1
framework = arduino
lib_deps = milesburton/DallasTemperature
build_flags = -DARDUINO_USB_CDC_ON_BOOT=1
Asignación GPIO real

Table


FunciónGPIO
PWM CH1..CH512,13,14,15,16
ADC corriente CH1..CH51,2,4,5,6
PC814 IN1..IN57,8,9,10,11
Manual SW1..SW517,18,21,47,48
DS18B2043
USB D-/D+19/20
No se usan GPIO0/3/45/46 para cargas; GPIO35–42 quedan libres para flash/PSRAM/JTAG.
src/main.cpp

Cpp


#include <Arduino.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

constexpr uint8_t PWM[5]={12,13,14,15,16};
constexpr uint8_t ADCI[5]={1,2,4,5,6};
constexpr uint8_t ISO[5]={7,8,9,10,11};
constexpr uint8_t MAN[5]={17,18,21,47,48};
constexpr uint8_t ONEWIRE_PIN=43;
constexpr float OC_A=45.0f;
OneWire oneWire(ONEWIRE_PIN); DallasTemperature temps(&oneWire);

float currentA(uint8_t ch){
  float vadc=analogReadMilliVolts(ADCI[ch])/1000.0f;
  float vsensor=vadc*1.5f; // divisor 10k/20k: ADC=2/3 VIOUT
  return (vsensor-2.5f)/0.040f; // ACS770-050B: 40mV/A
}
void allOff(){ for(int i=0;i<5;i++) ledcWrite(i,0); }
void setup(){
  for(int i=0;i<5;i++){ pinMode(PWM[i],OUTPUT); digitalWrite(PWM[i],LOW); }
  for(int i=0;i<5;i++){ ledcSetup(i,20000,10); ledcAttachPin(PWM[i],i); ledcWrite(i,0); }
  for(int i=0;i<5;i++){ pinMode(ISO[i],INPUT_PULLUP); pinMode(MAN[i],INPUT_PULLUP); }
  analogReadResolution(12); temps.begin(); allOff();
}
void loop(){
  for(int i=0;i<5;i++) if(fabsf(currentA(i))>OC_A) ledcWrite(i,0);
  temps.requestTemperatures();
  delay(20);
}
Secuencia segura
  1. Configurar PWM como salidas LOW antes de adjuntar LEDC.
  2. Adjuntar LEDC a 20 kHz con duty 0.
  3. Leer entradas PC814 y manuales (activas en LOW).
  4. Calibrar offset Hall por canal con 0 A antes de habilitar cargas.
  5. Mantener latch OFF por sobrecorriente; el ejemplo mínimo apaga a 45 A.
La polaridad universal PC814 se obtiene cableando cada borna IN/REF: REF a GND para disparo +12 V, o REF a +12 V para disparo por conexión a masa. No aplicar PWM de 20 kHz a estas entradas.
  • PlatformIO

  • Asignación GPIO real

  • `src/main.cpp`

  • Secuencia segura

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.

Pricing & Availability

Distributor

Qty 1

Arrow

$85.28–$105.06

Digi-Key

$9.78

HQonline

$15.00–$15.09

LCSC

$161.86–$178.12

Mouser

$168.52

TME

$7.50

Verical

$133.02–$216.05

Controls