新能源汽车BMS 学习笔记篇—AFE 菊花链通信中电容隔离 电感隔离的使用
在汽车高压BMS系统中，通常采用 CAN 总线或菊花链（（Daisy Chain）架构。菊花链架构通过串行连接每个节点，通常只需要两条信号线穿过所有节点。相比之下，CAN总线通常需要多个并行连接到总线上，布线复杂度和成本都更高；且在菊花链架构中，添加新的节点（如电池管理单元）只需将其插入现有链路中，这使得系统扩展变得更加简单和灵活。
由于菊花链通信方式具有其特定的优势，目前 NXP/ADI/TI 等原厂的 AFE 芯片普遍都支持菊花链通信。在菊花链通信架构中，隔离是为了保护系统免受高压和噪声的影响，同时确保信号的完整性和系统的安全性。常见的隔离方式包括电容隔离、电感隔离、光隔离和数字隔离。
以下介绍目前AFE 在菊花链通信中常用的两种隔离方式—电容隔离和电感隔离的选择和使用。
通常板内 AFE 之间采用电容隔离，板间 AFE 之间采用电感隔离，如下图所示
这两种隔离方式各自的优缺点和适用场景如下：
板内 AFE 之间采用电容隔离的原因：
- 高频特性好：电容隔离在高频信号传输中具有低阻抗特性，适用于高速数据通信。
- 成本较低：电容器相对于电感器而言，成本较低且易于集成在电路板上。
- 尺寸较小：电容器体积小，适合密集的电路布局。
- 传输速度快：电容隔离适用于需要快速响应和低延迟的信号传输。
电容隔离通常用于短距离、高频率的数据传输，比如在同一块电路板上的不同 AFE 芯片之间。这种隔离方式能够有效地防止高频信号干扰，并保证信号的完整性。
板间 AFE 之间采用电感隔离的原因：
- 抗干扰能力强：电感隔离（如变压器隔离）对共模噪声的抑制能力强，适合用于长距离、低频率的信号传输。
- 耐高压：电感隔离能够承受较高的电压差，适用于不同板之间需要高电压隔离的场景。
- 功率传输：电感隔离不仅可以用于信号隔离，还可以用于电力传输，这是电容隔离无法实现的。
板间的 AFE 通常需要跨越较大的物理距离，且可能涉及到不同的电位基准，这时电感隔离的优点就显现出来了。电感隔离能够在长距离传输中有效抑制噪声，并且能够处理更高的电压差，保证系统的安全性和可靠性。
总结：
- 电容隔离：适用于短距离、高频率、低成本、空间受限的信号传输，如同一电路板上的 AFE 之间。
- 电感隔离：适用于长距离、低频率、抗干扰、高压差的信号和电力传输，如不同电路板之间的 AFE 之间。
因此，根据具体的应用需求和场景特点，选择合适的隔离方式能够优化 BMS 系统的性能和可靠性。
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