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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#基本架构和优势#
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△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。
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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。
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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
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