荣湃数字隔离器的特点及在72V额定电压BMS中的应用

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。

#基本架构和优势#

荣湃数字隔离器

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。

△图1 荣湃数字隔离器基本架构

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。

#在48V额定电压BMS中的应用#

荣湃数字隔离器

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。

△图2 额定电压48V BMS系统框图

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：

01

光耦本身传输性能较差，传输延迟大，传输速率低

02

温漂严重，传输性能随着温度变化而显著变化

03

光耦用久了会有光衰减，影响精度，传输延迟变高

04

内部存在机械磨损，使用寿命大大缩减，寿命短，功耗高

05

采用环氧材料和光耦合垂直叠放技术，体积大，外围电路复杂

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72V额定电压BMS中的应用#

荣湃数字隔离器

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。

△ 图3 额定电压72V BMS系统框图

荣湃双向I2C数字隔离器π220N31

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。

文章出处：【微信公众号：荣湃半导体】

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