传统内燃机汽车与混合动力电动汽车 (HEV) 或电动汽车 (EV) 之间的主要区别之一是存在多个电池和电压级别。内燃机由单个 12V 或 24V 电池（通常是铅酸电池）供电。然而，HEV 和 EV 使用二次高压电池，电压范围从 48V (HEV) 到更高电压 400V 至 800V (EV)。
多个电压电平的存在需要隔离以保护低压电路免受高压影响。显然400V及以上的电池需要隔离，但48V轻度混合动力系统是否需要隔离？我们来分析一下。
48V HEV 中的隔离
即使电压不高至 400V 或 800V，隔离对于 48V 混合动力汽车也很重要，原因有多种，包括增强的抗噪性和故障保护。
图 1 显示了一个启动发电机系统，其中包括 H 桥和 48V 侧的场效应晶体管 (FET) 功率级。这些 FET 的开关会引起电压瞬变 (dv/dt)，这可能会在 48V 接地处产生一些共模噪声。如果没有任何隔离，该噪声将 与 12V 端侧 耦合，并影响低压侧电路的 信号 完整性。通过在两侧之间添加隔离（如图 1 所示），您可以提高共模瞬态抗扰度和信号完整性。
图 1：48 V HEV 中的启动器/发电机子系统
在图 2 中，电池管理系统 (BMS) 和微控制器 (MCU) 中的 48 V 电池组位于高压侧，而MCU 使用 控制器LAN (CAN) 协议与电子控制单元进行通信。如果48V侧出现故障，12V侧可能会出现电压。低压侧的电路元件（在这种情况下为CAN收发器）可能无法承受高压并可能被损坏。在低压侧的CAN收发器和高压侧的微控制器之间使用隔离器，即使高压侧发生故障，也能保证低压电路的安全。
德国汽车工业协会320（VDA320）标准规定了汽车电气电子元件的故障电流测试（E48-20），其中测试电压施加于48V/12V隔离层，12V系统与系统之间的预期电流48V系统必须小于1微安。配备隔离器以确保电流符合此标准。
图2：48V BMS框图
如果您正在设计 48V HEV 系统并正在寻找与 48V 侧连接的隔离器件。根据接口标准，48V侧和12V侧之间有多种通信选项。
对于需要在 12V 和 48V 侧设计之间进行串行外设接口 (SPI)、通用异步 接收器 发送器 (UART) 或通用输入/输出 (GPIO) 通信的应用，您可以使用a 数字隔离器，例如 ISO7741-Q1 或 ISO7721-Q1，具体取决于所需的隔离通道数量。
当您使用 I2C 通信来保存信号跟踪计数时，隔离的 I2C 设备，例如 ISO1540-Q1（双向数据、双向 时钟）ISO1541-Q1（双向数据、双向时钟）可以服务于这个目的。
如果两侧有CAN通信且需要隔离，可以在CAN收发器上串联一个数字隔离器（如ISO7721-Q1），或者使用集成隔离CAN器件（如ISO1042-Q1）来节省空间。
数据通信只是解决方案的一部分。您还必须隔离两侧之间的电源，您可以使用反激式、反降压或推挽式拓扑来实现这种隔离。对于本地电源（例如，对于隔离式 CAN 收发器），请考虑使用可与外部变压器、整流器和低压差稳压器（例如 SN6501-Q1、SN6505A-）配合使用的变压器 驱动器 Q1 或 SN6505B-Q1 生成简单的隔离电源，如图 3 所示。
图3：输出稳定的隔离电源简单电路
SN6501-Q1、SN6505A-Q1 或 SN6505B-Q1 之间的主要区别在于每个驱动器的输出电流、用于减少辐射的扩频以及不同的开关频率。这些选项使您能够选择正确的设备来满足系统的排放标准和功率要求。
尽管我在 48 V HEV 的背景下讨论了这些解决方案，但这些器件系列的隔离 规格 和更广泛的封装选项使这些系列也适用于更高电池电压的 EV。 HEV 子系统的隔离部分只需对 EV 设计进行少量修改即可重复使用，从而节省设计和布局时间。
