在为轿车xEV运用开发处理计划时，规划师会遇到的一个难题是如安在高压电池域与低压电池域电子元件之间传递数字数据。这一难题呈现在多种运用之中，比方电池电压监测、电池电流丈量、高压接触器监测、电机操控等。一种典型的电池办理体系(BMS)运用如图1所示，其间高亮显现的几个区域需求数字信号阻隔，接下来咱们将以其为根底，讨论各种规划考虑要素。
在BMS运用中，规划师需求开发一种处理计划，将来自各种%&&&&&%的高速数字信号跨过阻隔栅进行传输。关于本规划示例，这种高速数字信号便是串行外设接口(SPI)衔接，用于BMS操控器与电池监测电子元件之间的通讯。阻隔栅有必要维护作业于典型的12 V轿车电压域的BMS操控器电子元件，使其免受以高压(最高可达500V)电池域为基准的电子元件的影响，一起还须具有杰出的耐受力，能接受车辆电力传动体系发生的高压电池瞬变。阻隔栅和阻隔器材非常重要，由于它们不光维护着车辆的电子元件，一起还维护着车辆乘客，使其免受高压电池发生的电击危险的影响。
关于阻隔栅要求，规划师能够参看各种行业规范，以确认印刷电路板规划的适用攻略。关于数字阻隔器件的挑选，规划师则会遇到许多难题，有必要考虑几个要害性能参数，比方：器材功耗、PCB空间约束、数据速率/数据一致性(通道间匹配)、以及恰当的阻隔和作业电压(在轿车整个生命周期)。本文将讨论器材功耗和PCB板空间约束问题。
在上述两个难题的根底上，能够讨论怎么确认正确的元件处理计划。关于数字阻隔，目前市场上有多种技能可用，而在挑选元件时能够考虑两种技能：根据光耦合器的阻隔和根据数字技能的阻隔。光耦合器经过LED发生光的方法进行作业，光经过一个通明阻隔栅传导至一个光检测器，而数字阻隔器则是选用高速CMOS工艺规划，集成空芯微变压器。
需求考虑的第一个规划难题是器材的功耗，成果将为规划师带来两个应战。静态吸电流是xEV电子规划重视的要点之一，由于车辆在关断状况下的功耗会导致高压电池组最终一次已知充电状况呈现误差。别的，将电动轿车中悉数电子模块的功耗相加时，电子电路的作业功耗也是一个令人头疼的问题。两种情况下，方针是将功耗降至最低。为了处理静态功耗问题，咱们能够规划BMS，禁用非必要电路的源电压供给，成果能够消除规划师的这一顾忌。但是，关于阻隔器材所需作业电流，数字阻隔器与光耦合器之间存在较大的差量。假定为电池监测运用运用一个1 MHz的SPI接口，则关于SPI通讯总线所需求的四个数字阻隔通道而言，像ADI ADuM1401相同的数字阻隔器将耗费2.4 mA的低压域作业电流和1.4 mA的高压域作业电流。该值适用于以下作业条件：典型轿车5 V的作业电压规模以及轿车扩展 ?40°C至+125°C的作业温度规模。与之适当的根据光耦合器的处理计划，每个阻隔通道至少需求4 mA的电流，而规划师还须考虑5 V电压规模和作业温度的改变。考虑这些改变会使每个阻隔通道的吸电流提升至10 mA，成果使同一SPI通讯总线的低压域作业电流到达30 mA，高压域作业电流则达10 mA。相关于传统光耦合器处理计划，ADuM1401一类的数字阻隔器在作业功耗方面具有显着优势。
需求处理的第二个难题是BMS电子规划工程师面临的机械规划约束。在BMS开发中，PCB面积是一种宝贵的财物，规划师有必要构建出能适用于超紧凑区域的处理计划。高压至低压接口的间隔要求(一般称为爬电间隔和空隙)由各种电气规范界说，元件有必要契合这些规范针对给定运用规则的最低要求。对数字和光耦合器两种阻隔处理计划进行了比较，以确认哪种计划能够为PCB板节约很多空间。
关于数字阻隔处理计划，咱们将调查ADuM1401。ADuM1401选用16引脚SOIC_W封装，其规范JEDEC封装尺度为10.3mmx10.3mm，元件总面积为106mm2。与之适当的光耦合器处理计划要求四个5引脚SO%&&&&&%封装器材，其规范JEDEC封装尺度为7.0mmx3.6 mm，单元件面积为25.2 mm2。需求在PCB板上放置四个元件，而器材之间一般需求1.2mm的间隔。将光耦合器处理计划所需PCB板总面积相加，规划师有必要留出134.5 mm2的空间。显着，运用数字阻隔器处理计划，规划师现已能够节约大约28 mm2的面积。
在限制阻隔器材面积之后，规划师接下来要考虑整个处理计划所需求的支撑元件。数字阻隔器(如ADuM1401) 需求运用两个外部旁路电容。假定选用0603封装电容， 则占用面积为2.5 mm2。关于典型的光耦合器处理计划， 规划师有必要添加四个电阻(5.1 mm2)、四个%&&&&&%(5.1 mm2) 和四个前驱电路(33 mm2)，由于大都微操控器无法处理其GPIO引脚的10mA功耗要求。至此，规划师能够看到，在需求考虑PCB板面积时，数字阻隔器具有显着优势。与PCB空间相关的另一规划考虑是阻隔器材的高压端的驱动问题。关于BMS运用，需求在电池监测器材上完成功耗的均衡化，以避免电池组呈现内涵的不平衡。关于光耦合器处理计划，需求一个独自的DC-DC转换器，用于供给阻隔作业电压以驱动高压端接口，成果将进一步添加PCB板的面积要求。在数字阻隔器材中，规划师能够挑选ADuM5401数字阻隔器，其间含有四个SPI接口阻隔通道，一起还集成了用于驱动高压端接口的DC-DC转换器功用。其封装尺度与ADuM1401数字阻隔器相同，因而，不会添加PCB板的面积要求。
与传统的光耦合器形式比较，数字阻隔器处理计划为规划师供给了一种节约空间的阻隔器材完成计划，如图2所示。
总归，xEV电子元件规划工程师面临的数字阻隔难题能够凭借数种不同的阻隔拓扑结构而予以处理。经过运用数字阻隔器，规划师能够为其运用完成功耗和PCB板面积的双节约。
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