PDM Inteligente Automotriz
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Block Diagram
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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.
- 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
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.
- ESP32-S3-WROOM-1, USB nativo, BOOT/RESET.
Power Budget and Design Notes
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.
ProtecciónFirmware Starter
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.
Worked for 12 mins 57 sec
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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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.
- Protección de batería ante inversión y transitorios/load-dump.
- Cinco drivers high-side rápidos, MOSFET N 80–100 V y fusibles físicos 40 A.
- Sensores Hall ≥50 A con acondicionamiento 3.3 V ADC.
System Architecture
Ver archivo Block Diagram.
Hardware Subsystems
- Entrada/protección 12 V.
- Regulación 5 V y 3.3 V.
- MCU/USB.
- Canales de potencia CH1–CH5.
- Entradas PC814.
- Interruptores manuales.
- Temperatura externa.
Interfaces and Connections
BAT+, GND, OUT1–OUT5, cinco entradas universales, conector de seis vías para interruptores, DS18B20 y USB.
Power and Runtime Expectations
La lógica se alimenta permanentemente desde batería protegida; las cargas de 40 A no pasan por el regulador lógico.
Power Tree and Power Budget
Se documentará en Power Budget and Design Notes con datos de datasheet y márgenes.
Manufacturing and Assembly Expectations
SMD profesional; conectores, fusibles y barras/cobre de potencia dimensionados para 40 A. Se prevé PCB multicapa con cobre pesado o busbars.
Firmware-Relevant Hardware Requirements
Cinco PWM 20 kHz, cinco ADC de corriente, cinco GPIO aislados, cinco GPIO manuales, un GPIO 1-Wire, USB nativo, estados OFF durante reset.
Physical Design Expectations
Separación clara lógica/potencia, retornos Kelvin de drivers y sensores, TVS junto a conectores, fusibles accesibles, disipación y fijación mecánica de terminales.
Important Design Decisions
- No usar IRF3205: margen VDS de 55 V insuficiente frente a transitorios automotrices y carga de compuerta elevada.
- Preferir MOSFET N de 80–100 V con RDS(on) especificada a 10 V y paralelizar según pérdidas/temperatura.
- No transmitir PWM por PC814.
Assumptions
- Batería nominal 12 V, rango de operación y pulsos a confirmar mediante validación ISO 7637-2.
- Los cinco canales pueden demandar simultáneamente 200 A; la entrada principal y distribución requerirán busbar/cableado externo apropiado.
Change Notes
- Especificación inicial creada desde el encargo del usuario.
Project Overview
Intended Use
What the Device Should Do
Main Features
System Architecture
Hardware Subsystems
Interfaces and Connections
Power and Runtime Expectations
Power Tree and Power Budget
Manufacturing and Assembly Expectations
Firmware-Relevant Hardware Requirements
Physical Design Expectations
Important Design Decisions
Assumptions
Change Notes
