广告

为什么信号隔离在48V HEV/EV系统中十分重要

2020-05-19 德州仪器(TI) 阅读:
为什么信号隔离在48V HEV/EV系统中十分重要
多电压电平的存在需要隔离来保护低压电路免受高压影响。显然,对于400V及以上的电池,您需要隔离,但在48V轻度混合系统中是否需要隔离?让我们来分析一下。

传统内燃机车辆与混合电动车辆(HEV)或电动车辆(EV)之间的一个主要区别之一是存在多节电池和电压等级。内燃机由单个12V或24V电池(通常是铅酸电池)运行。但是,HEV和EV使用的二次高压电池的范围从48V(HEV)到更高的电压400V至800V(EV)。uhdednc

多电压电平的存在需要隔离来保护低压电路免受高压影响。显然,对于400V及以上的电池,您需要隔离,但在48V轻度混合系统中是否需要隔离?让我们来分析一下。uhdednc

48V HEV中的隔离

即使电压不高达400V或800V,隔离对于48V混合动力汽车来说也很重要,究其原因有很多种,其中包括增强的抗抗噪性能和故障保护。uhdednc

图1所示为一个起动发电机系统,其中包括H桥和场效应晶体管(FET)的功率级处在48V侧。这些FET的开关会引起电压瞬变(dv/dt),这可能会在48V接地端产生一些共模噪声。没有任何隔离的情况下,该噪声将与12V端侧耦合,并影响低压侧电路的信号完整性。通过在两侧之间增加隔离,如图1所示,您可提高共模瞬变抗扰度和信号完整性。uhdednc

uhdednc

图1:48 V HEV中的启动器/发电机子系统uhdednc

在图2中,电池管理系统(BMS)中的48 V电池组和微控制器(MCU)位于高电压侧,而MCU使用控制器局域网(CAN)协议与电子控制单元进行通信。如果48 V侧出现故障,则电压可能会出现在12 V侧。低电压侧的电路组件(本例中为CAN收发器)可能无法承受高电压,且可能会损坏。在低压侧的CAN收发器与高压侧的微控制器之间使用隔离器将确保低压电路的安全性,即使在高压侧有故障发生uhdednc

德国汽车工业协会 320(VDA320)标准指定了汽车电气和电子部件的故障电流测试(E48-20),其中测试电压应用于48V/12V隔离层,12V 和 48V 系统之间的预期电流必须小于 1 微安。配备隔离器可确保电流符合这一标准。uhdednc

uhdednc

图2:48V BMS框图uhdednc

如果您正在设计48V HEV系统,并正在寻找与48V侧接口的隔离器件。基于接口标准,有一些选件可用于48V侧和12V侧之间的通信。uhdednc

对于需要在12V和48V侧之间进行串行外围设备接口(SPI)、通用异步接收器发送器(UART)或通用输入/输出(GPIO)通信的设计,您可以使用数字隔离器,例如ISO7741-Q1 或ISO7721-Q1,具体取决于所需的隔离通道数。uhdednc

当您下正在使用I2C通信来节省信号迹线数时,隔离式I2C器件,例如ISO1540-Q1(双向数据,双向时钟)ISO1541-Q1 (双向数据,双向时钟)可满足此用途。uhdednc

如果两侧之间存在CAN通信并且需要隔离时,您可以添加一个数字隔离器(例如ISO7721-Q1)与CAN收发器串联,或者使用集成的隔离式CAN器件(例如ISO1042-Q1)来节省空间。uhdednc

数据通信只是解决方案的一部分。您还必须隔离两侧之间的电源,您可以使用反激式、反降压或推挽拓扑实现这一隔离。对于局部电源(例如,隔离式CAN收发器的电源),可以考虑可与外部变压器、整流器和低压降稳压器一起使用的变压器驱动器,例如SN6501-Q1、SN6505A-Q1或SN6505B-Q1,以生成简单的隔离式电源,如图3所示。uhdednc

uhdednc

图3:具有稳定输出的隔离式电源的简易电路uhdednc

SN6501-Q1、SN6505A-Q1或SN6505B-Q1之间的主要区别在于每个驱动器的输出电流、是否存在可减少辐射的扩频和不同的开关频率。这些选项使您能够选择正确的器件,以满足系统的辐射标准和电源要求。uhdednc

尽管我已经在48 V HEV的背景下讨论了这些解决方案,但这些器件系列的隔离规格和更广泛的封装选项使这些系列也适用于电池电压更高的EV。可以在对 EV 设计进行少量修改的情况下重复使用HEV子系统的隔离部分,从而节省设计和布局时间。uhdednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 电晕女生的美的电热水器,其构造原理是怎样的? 电热水器把女生电晕了?近日,发生了美的电热水器电晕女生的事故,而今日美的的回应让业界一片哗然,还上了热搜。那么,我们来看看事情的经过,然后分析一下电热水器的构造原理,到底是什么把女生电晕了?
  • 盘古团队发现苹果安全芯片不可修复漏洞,iOS14可越狱,iPh 苹果自从跨入iOS14时代,好久没有传出越狱的消息,上次还是2018年9月iPhone XS的iOS12越狱,不过,最近的2020 Mosec移动安全技术峰会上,国内越狱团队盘古在最新的iPhone11 Pro上演示了越狱。
  • 学会喜欢高压运算放大器IC 不久以前,要调整运算放大器来提供大约50V或更高的电压还是一项挑战。幸运的是,在最近几年中,IC供应商努力克服了将模拟器件限制在较低电压下的工艺限制。
  • 专属AC/DC转换器:安全保障还是捆绑消费? 当需要匹配的4.5×3.0mm插头缺货时,我感到很失望。向店员解释了我的情况,他告诉我,即使他们有合适的库存,也没有用,因为这装置仍然不会运作…我感到迷惑不解,直到他解释说较新的戴尔设备具有内部第三线连接,该连接允许戴尔(和笔记本电脑)验证适配器是否为戴尔原厂设备…
  • 英伟达RTX 系列3090跑分 比 2080 Ti 性能超50%,超频潜 英伟达的显卡是当今计算机世界当之无愧的霸主,最新的英伟达 RTX 3090 显卡更是被爆性能大涨50%。
  • 面向智能交通基础设施的模块化边缘计算技术 专为边缘应用打造的系统要求具备高度灵活性。这需要可扩展的处理能力,而采用嵌入式计算机模块是最为高效的实现方式。从智慧城市LoRa网关到智能充电基础设施和视频监控服务器,三种实际应用均搭配可选AI技术,以展现这种模块化设置的优势。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了