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荣湃数字隔离器的特点及在72V额定电压BMS中的应
时间:2021-08-23 08:09

  电池管理系统(Battery management system,简称 BMS)是连接电力电池和用电设备的重要纽带,其主要功能有通过对电压、电流、温度等参数采集、计算,监视电池工作状态,进而控制电池的充放电过程,实现对电池的保护,提升电池综合性能;以及均衡控制,通信上报数据等;为了保证在BMS中通信的安全性和可靠性,需要对通信线路做隔离设计。

  荣湃产品采用全球首创的智能分压技术(iDivider),基本架构包括信号输入和输出电路,之间通过以二氧化硅作为隔离介质的隔离栅隔开,如下图1所示;应用电容分压的原理,直接把电压信号从电容一边传到另一边,不需要RF信号和调制解调,发扬了其它隔离技术(如光耦的opto-coupler 技术,icoupler 技术,OOK技术等)的优点,也最大限度的优化了其它隔离技术的不足,是一种更本质更简洁的隔离信号传输技术,智能分压(iDivider)技术电路大大简化,功耗更低,速度更快,抗干扰能力增强,噪声更低。

  得益于iDivider技术的先进架构,与其他数字隔离产品相比,荣湃产品在电磁辐射和静态功耗上具有显著的性能优势,从而无需高成本的屏蔽防护措施,这简化了系统设计、降低了成本,同时也减轻了在BMS产品设计中,为了符合EMC电磁兼容性要求,所带来的设计挑战。

  荣湃提供1-6路通道配置,1.5KV,3KV,5KV三种隔离耐压产品可供选择;具有宽温度范围(-40至125°C)内,150Kbps(U系列),10Mbps(M系列),200Mbps(E系列)的数据传输率,以及每通道约0.5mA的超低静态功耗水平,十分适合用于功耗敏感的BMS系统设计。荣湃产品强大的数字隔离架构,能够确保即使在恶劣环境中,例如在高电气噪声,高温,高数据传输速率下,依旧可以保持所传输信号的完整性。

  电动自行车,电动滑板车,电动工具等产品,广泛应用48V额定电压的电池系统。首先48V BMS整体架构图如下图2所示,其中BMS里面,MCU实时采集单体电池的电压、电流和温度,通过485总线对外通信,传输状态信息。为保证通信的安全可靠,必须对485总线做隔离设计。

  在成本敏感的BMS系统中,485通信隔离会采用3颗单通道的光耦来实现,但是光耦有以下缺点:

  而荣湃的3通道,150Kbps的数字隔离器π131U31,隔离耐压3KVrms,在BMS中可完美替代3路单通道光耦PC817等,且解决了光耦的劣势,提高可靠性,外围电路设计简单,节省60%以上的PCB空间。

  在电动摩托车等产品中,广泛应用72V额定电压的电池系统。首先72V BMS整体架构图如下图3所示,BMS里面, 通常会用两个AFE级联,其中高端的AFE需要使用I2C隔离器,与MCU进行通信。单体电池的电压、电流和温度实时采集到MCU上,MCU通过CAN总线对外通信,交互状态信息。为保证通信的安全可靠,也需要对CAN总线做隔离设计。

  低功耗,隔离耐压达3KVrms,支持2MHz的通信速率,传输延迟仅为45ns。两通道数字隔离器π122M31,具有3KVrms隔离耐压,0.5mA/通道的超低静态功耗,10Mbps的通信速率,仅为11ns的低传输延迟。这两款芯片都具有高可靠性和高抗干扰能力,十分适合用于BMS中的I2C隔离和CAN通信隔离。

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