在汽車高壓BMS系統中,通常採用 CAN 總線或菊花鏈((Daisy Chain)架構。菊花鏈架構通過串行連接每個節點,通常只需要兩條信號線穿過所有節點。相比之下,CAN總線通常需要多個並行連接到總線上,布線複雜度和成本都更高;且在菊花鏈架構中,添加新的節點(如電池管理單元)只需將其插入現有鏈路中,這使得系統擴展變得更加簡單和靈活。
由於菊花鏈通信方式具有其特定的優勢,目前 NXP/ADI/TI 等原廠的 AFE 晶片普遍都支持菊花鏈通信。在菊花鏈通信架構中,隔離是為了保護系統免受高壓和噪聲的影響,同時確保信號的完整性和系統的安全性。常見的隔離方式包括電容隔離、電感隔離、光隔離和數字隔離。
以下介紹目前AFE 在菊花鏈通信中常用的兩種隔離方式—電容隔離和電感隔離的選擇和使用。
通常板內 AFE 之間採用電容隔離,板間 AFE 之間採用電感隔離,如下圖所示
這兩種隔離方式各自的優缺點和適用場景如下:
板內 AFE 之間採用電容隔離的原因:
- 高頻特性好:電容隔離在高頻信號傳輸中具有低阻抗特性,適用於高速數據通信。
- 成本較低:電容器相對於電感器而言,成本較低且易於集成在電路板上。
- 尺寸較小:電容器體積小,適合密集的電路布局。
- 傳輸速度快:電容隔離適用於需要快速響應和低延遲的信號傳輸。
電容隔離通常用於短距離、高頻率的數據傳輸,比如在同一塊電路板上的不同 AFE 晶片之間。這種隔離方式能夠有效地防止高頻信號干擾,並保證信號的完整性。
板間 AFE 之間採用電感隔離的原因:
- 抗干擾能力強:電感隔離(如變壓器隔離)對共模噪聲的抑制能力強,適合用於長距離、低頻率的信號傳輸。
- 耐高壓:電感隔離能夠承受較高的電壓差,適用於不同板之間需要高電壓隔離的場景。
- 功率傳輸:電感隔離不僅可以用於信號隔離,還可以用於電力傳輸,這是電容隔離無法實現的。
板間的 AFE 通常需要跨越較大的物理距離,且可能涉及到不同的電位基準,這時電感隔離的優點就顯現出來了。電感隔離能夠在長距離傳輸中有效抑制噪聲,並且能夠處理更高的電壓差,保證系統的安全性和可靠性。
總結:
- 電容隔離:適用於短距離、高頻率、低成本、空間受限的信號傳輸,如同一電路板上的 AFE 之間。
- 電感隔離:適用於長距離、低頻率、抗干擾、高壓差的信號和電力傳輸,如不同電路板之間的 AFE 之間。
因此,根據具體的應用需求和場景特點,選擇合適的隔離方式能夠優化 BMS 系統的性能和可靠性。
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