電池管理系統(tǒng)（Battery management system，簡稱 BMS）是連接電力電池和用電設(shè)備的重要紐帶，其主要功能有通過對電壓、電流、溫度等參數(shù)采集、計(jì)算，監(jiān)視電池工作狀態(tài)，進(jìn)而控制電池的充放電過程，實(shí)現(xiàn)對電池的保護(hù)，提升電池綜合性能；以及均衡控制，通信上報(bào)數(shù)據(jù)等；為了保證在BMS中通信的安全性和可靠性，需要對通信線路做隔離設(shè)計(jì)。

#基本架構(gòu)和優(yōu)勢#

榮湃數(shù)字隔離器

榮湃產(chǎn)品采用全球首創(chuàng)的智能分壓技術(shù)（iDivider），基本架構(gòu)包括信號輸入和輸出電路，之間通過以二氧化硅作為隔離介質(zhì)的隔離柵隔開，如下圖1所示；應(yīng)用電容分壓的原理，直接把電壓信號從電容一邊傳到另一邊，不需要RF信號和調(diào)制解調(diào)，發(fā)揚(yáng)了其它隔離技術(shù)（如光耦的opto-coupler 技術(shù)，icoupler 技術(shù)，OOK技術(shù)等）的優(yōu)點(diǎn)，也最大限度的優(yōu)化了其它隔離技術(shù)的不足，是一種更本質(zhì)更簡潔的隔離信號傳輸技術(shù)，智能分壓（iDivider）技術(shù)電路大大簡化，功耗更低，速度更快，抗干擾能力增強(qiáng)，噪聲更低。

△圖1 榮湃數(shù)字隔離器基本架構(gòu)

得益于iDivider技術(shù)的先進(jìn)架構(gòu)，與其他數(shù)字隔離產(chǎn)品相比，榮湃產(chǎn)品在電磁輻射和靜態(tài)功耗上具有顯著的性能優(yōu)勢，從而無需高成本的屏蔽防護(hù)措施，這簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、降低了成本，同時(shí)也減輕了在BMS產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，為了符合EMC電磁兼容性要求，所帶來的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

榮湃提供1-6路通道配置，1.5KV，3KV，5KV三種隔離耐壓產(chǎn)品可供選擇；具有寬溫度范圍（-40至125°C）內(nèi)，150Kbps（U系列），10Mbps（M系列），200Mbps（E系列）的數(shù)據(jù)傳輸率，以及每通道約0.5mA的超低靜態(tài)功耗水平，十分適合用于功耗敏感的BMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)。榮湃產(chǎn)品強(qiáng)大的數(shù)字隔離架構(gòu)，能夠確保即使在惡劣環(huán)境中，例如在高電氣噪聲，高溫，高數(shù)據(jù)傳輸速率下，依舊可以保持所傳輸信號的完整性。

#在48V額定電壓BMS中的應(yīng)用#

榮湃數(shù)字隔離器

電動(dòng)自行車，電動(dòng)滑板車，電動(dòng)工具等產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用48V額定電壓的電池系統(tǒng)。首先48V BMS整體架構(gòu)圖如下圖2所示，其中BMS里面，MCU實(shí)時(shí)采集單體電池的電壓、電流和溫度，通過485總線對外通信，傳輸狀態(tài)信息。為保證通信的安全可靠，必須對485總線做隔離設(shè)計(jì)。

△圖2 額定電壓48V BMS系統(tǒng)框圖

在成本敏感的BMS系統(tǒng)中，485通信隔離會(huì)采用3顆單通道的光耦來實(shí)現(xiàn)，但是光耦有以下缺點(diǎn)：

01

光耦本身傳輸性能較差，傳輸延遲大，傳輸速率低

02

溫漂嚴(yán)重，傳輸性能隨著溫度變化而顯著變化

03

光耦用久了會(huì)有光衰減，影響精度，傳輸延遲變高

04

內(nèi)部存在機(jī)械磨損，使用壽命大大縮減，壽命短，功耗高

05

采用環(huán)氧材料和光耦合垂直疊放技術(shù)，體積大，外圍電路復(fù)雜

而榮湃的3通道，150Kbps的數(shù)字隔離器π131U31，隔離耐壓3KVrms，在BMS中可完美替代3路單通道光耦PC817等，且解決了光耦的劣勢，提高可靠性，外圍電路設(shè)計(jì)簡單，節(jié)省60%以上的PCB空間。

#在72V額定電壓BMS中的應(yīng)用#

榮湃數(shù)字隔離器

在電動(dòng)摩托車等產(chǎn)品中，廣泛應(yīng)用72V額定電壓的電池系統(tǒng)。首先72V BMS整體架構(gòu)圖如下圖3所示，BMS里面， 通常會(huì)用兩個(gè)AFE級聯(lián)，其中高端的AFE需要使用I2C隔離器，與MCU進(jìn)行通信。單體電池的電壓、電流和溫度實(shí)時(shí)采集到MCU上，MCU通過CAN總線對外通信，交互狀態(tài)信息。為保證通信的安全可靠，也需要對CAN總線做隔離設(shè)計(jì)。

△ 圖3 額定電壓72V BMS系統(tǒng)框圖

榮湃雙向I2C數(shù)字隔離器π220N31

低功耗，隔離耐壓達(dá)3KVrms，支持2MHz的通信速率，傳輸延遲僅為45ns。兩通道數(shù)字隔離器π122M31，具有3KVrms隔離耐壓，0.5mA/通道的超低靜態(tài)功耗，10Mbps的通信速率，僅為11ns的低傳輸延遲。這兩款芯片都具有高可靠性和高抗干擾能力，十分適合用于BMS中的I2C隔離和CAN通信隔離。

文章出處：【微信公眾號：榮湃半導(dǎo)體】

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