高速数字隔离应用电源管理系统

电池管理系统BMS是电动汽车重要的动力控制系统之一，与电池组紧密结合在一起，对电池组的电压、电流、温度进行时刻检测，同时还进行漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒、计算剩余容量、放电功率，报告SOC&SOH 状态等，并且根据电池组的电压电流及温度用算法控制最大输出功率以获得最大行驶里程，以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电。

图1：电池管理系统BMS应用方框图

从上图可以看出，电池高压侧的电池管理控制芯片需要与上位机控制系统配合进行数据传输和控制。高压侧的电池管理控制芯片与上位机系统一般是两个独立的电气控制系统，他们之间的数据输出与控制需要电气隔离，包括各种高速数据的的传输和其他一些开关信号的传输。同时电池管理系统BMS的信息状态需要与车载总控制器、电机控制器、能量控制系统、车载显示系统等进行实时通讯。在电动汽车应用领域里，往往通过CAN总线实现系统间的信息共享与控制，以便使汽车时刻处在安全、稳定、可靠的状态。

图2：CAN总线主要用于连接电池管理系统BMS

目前汽车上的CAN总线连接方式一般要求比较高的信息传输速率，比如用于驱动系统的高速CAN总线，速率可达到500kb/s，而对于中高级轿车以及一些如娱乐系统或智能通讯系统的总线，传输速率更高，可超过1Mb/s。高速CAN总线主要用于连接电池管理系统BMS、发动机控制单元、ABS控制单元、安全气囊控制单元、组合仪表等与汽车行驶直接相关的系统。这些系统由于信息传递量较大而且对于信息传递的速度有很高的要求， 因此CAN总线在系统隔离上必须要采用高速隔离器。

Silicon Labs推出的Si86xx系列数字隔离器，支持双向数据传输，非常适合CAN总线隔离；所有信号输入管脚，内部均带有施密特触发器，能很好的处理有干扰的数据。

Silicon Labs推出的电容隔离技术，最高速度可以达到150Mbps，功耗低至1.5mA/通道，传输延迟短至13ns以内，抖动在350ps以内，以及超过60年MTTF，完成了UL、CSA和VDE认证。其工作原理如下图所示，左边Input作为信号的输入，将该信号转换为无线射频信号后，右边进行RF接收和处理，并且通过Output将接收的信号进行输出。无线信号的调制频率为2.4GHz左右，不在通讯频率范围。其调制和解调信号如图：

图3：Si86xx调制和解调信号图

产品特点：

满足5KV要求

UL, CSA, VDE 认证

额定工作电压下60年的寿命

电磁抗干扰性强

2.5 to 5.5 V的供电电压

独立双向SDA和SCL隔离通道

35mA反向电流开漏输出

支持可达1.7MH的I2C

支持外部系统信号（Si8605, Si8606）的单向隔离通道

–40°C to +125 °C温度范围

共模50 kV /μs瞬态抗扰度

无铅认证封装：SOIC-8窄体积封装