電池管理系統（Battery management system，簡稱 BMS）是連接電力電池和用電設備的重要紐帶，其主要功能有通過對電壓、電流、溫度等參數采集、計算，監視電池工作狀態，進而控制電池的充放電過程，實現對電池的保護，提升電池綜合性能；以及均衡控制，通信上報數據等；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計。

#基本架構和優勢#

榮湃數字隔離器

榮湃產品采用全球首創的智能分壓技術（iDivider），基本架構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的隔離柵隔開，如下圖1所示；應用電容分壓的原理，直接把電壓信號從電容一邊傳到另一邊，不需要RF信號和調制解調，發揚了其它隔離技術（如光耦的opto-coupler 技術，icoupler 技術，OOK技術等）的優點，也最大限度的優化了其它隔離技術的不足，是一種更本質更簡潔的隔離信號傳輸技術，智能分壓（iDivider）技術電路大大簡化，功耗更低，速度更快，抗干擾能力增強，噪聲更低。

△圖1 榮湃數字隔離器基本架構

得益于iDivider技術的先進架構，與其他數字隔離產品相比，榮湃產品在電磁輻射和靜態功耗上具有顯著的性能優勢，從而無需高成本的屏蔽防護措施，這簡化了系統設計、降低了成本，同時也減輕了在BMS產品設計中，為了符合EMC電磁兼容性要求，所帶來的設計挑戰。

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

#在48V額定電壓BMS中的應用#

榮湃數字隔離器

電動自行車，電動滑板車，電動工具等產品，廣泛應用48V額定電壓的電池系統。首先48V BMS整體架構圖如下圖2所示，其中BMS里面，MCU實時采集單體電池的電壓、電流和溫度，通過485總線對外通信，傳輸狀態信息。為保證通信的安全可靠，必須對485總線做隔離設計。

△圖2 額定電壓48V BMS系統框圖

在成本敏感的BMS系統中，485通信隔離會采用3顆單通道的光耦來實現，但是光耦有以下缺點：

01

光耦本身傳輸性能較差，傳輸延遲大，傳輸速率低

02

溫漂嚴重，傳輸性能隨著溫度變化而顯著變化

03

光耦用久了會有光衰減，影響精度，傳輸延遲變高

04

內部存在機械磨損，使用壽命大大縮減，壽命短，功耗高

05

采用環氧材料和光耦合垂直疊放技術，體積大，外圍電路復雜

而榮湃的3通道，150Kbps的數字隔離器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，外圍電路設計簡單，節省60%以上的PCB空間。

#在72V額定電壓BMS中的應用#

榮湃數字隔離器

在電動摩托車等產品中，廣泛應用72V額定電壓的電池系統。首先72V BMS整體架構圖如下圖3所示，BMS里面， 通常會用兩個AFE級聯，其中高端的AFE需要使用I2C隔離器，與MCU進行通信。單體電池的電壓、電流和溫度實時采集到MCU上，MCU通過CAN總線對外通信，交互狀態信息。為保證通信的安全可靠，也需要對CAN總線做隔離設計。

△ 圖3 額定電壓72V BMS系統框圖

榮湃雙向I2C數字隔離器π220N31

低功耗，隔離耐壓達3KVrms，支持2MHz的通信速率，傳輸延遲僅為45ns。兩通道數字隔離器π122M31，具有3KVrms隔離耐壓，0.5mA/通道的超低靜態功耗，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：榮湃半導體】

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