一种超低功耗非共地双向数据隔离电路制造技术

本发明专利技术公开了一种超低功耗非共地双向数据隔离电路，低电平芯片的电平转换电路包括第二三极管Q26、第四场效应晶体管Q27和第二二极管D107；高电平芯片的电平转换电路包括第一三极管Q69、第一场效应晶体管Q66和第一二极管D106；第二场效应晶体管Q68，设于低电平芯片的电平转换电路和高电平芯片的电平转换电路之间，用于将低压电平传输给高电平芯片，实现低电平芯片的电平转换电路和高电平芯片的电平转换电路之间的隔离与双向通讯。本发明专利技术应用使用成本较低；利用超低功耗双向数据高压隔离电路有效的降低BMS工作时功耗；利用超低功耗双向数据高压隔离电路可有效的避免因为高串的AFE和低串的AFE功耗不同。AFE和低串的AFE功耗不同。AFE和低串的AFE功耗不同。

【技术实现步骤摘要】
一种超低功耗非共地双向数据隔离电路


[0001]本专利技术涉及电池管理系统电路
，特别是一种超低功耗非共地双向数据隔离电路。

技术介绍

[0002]随着锂电池在电动摩托车、电动自行车、储能系统等领域的大规模应用，系统电压从12V、48V增加，甚至大于72V，目前市面上单颗AFE都是小于16S，当电压高于48V，则必须通过更多的芯片级联来实现；当使用上下AFE芯片级联时，则存在芯片间的通信问题，PCB间芯片与芯片间的通信，通常是I2C通信，其通信速率为10k
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100kbps。多个AFE堆叠级联时，由于芯片不共地，不同芯片的地压差很大，所以需要通过光隔离或磁隔离的方式来实现通信；这两种方式存在三个问题：一是成本较高；二是会造成BMS工作时功耗偏大；三是会造成高串的AFE和低串的AFE功耗不同，导致上下组电池的压差，造成电池组的容量衰减。
[0003]目前常用的AFE级联通信方式如图1所示，该系统一般会用两个AFE级联，目前大部分的工业级AFE不支持菊花链，因此高边AFE会使用隔离I2C和MCU进行通信；但是该隔离方式存在功耗一直性问题。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术解决了AFE芯片级联芯片间通信的三个问题：一是成本较高；二是BMS工作时功耗偏大；三是高串的AFE和低串的AFE功耗不同，导致上下组电池的压差，从而造成电池组的容量衰减，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术其中的一个目的是提供一种超低功耗非共地双向数据隔离电路，其利用超低功耗双向数据高压隔离电路，及通过较少的电阻、二三极管、小信号MOS管等实现，成本较低，实现堆叠级联AFE间的I2C隔离通信的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：作为本专利技术所述一种超低功耗非共地双向数据隔离电路的一种优选方案，其中：包括低电平芯片的电平转换电路，用于低电平芯片的电平转换，包括第二三极管Q26、第四场效应晶体管Q27和第二二极管D107，所述第二三极管Q26的发射极连接第二二极管D107的负极，所述第二二极管D107的正极通过第七电阻R99连接第二三极管Q26的基极，且第二二极管D107的正极连接低电平芯片SDA_MCU_H，所述第二三极管Q26的集电极连接第四场效应晶体管Q27的栅极并通过第十电阻R98接地，第四场效应晶体管Q27的漏级通过第四电阻R93和第六电阻R92的串联连接至第二二极管D107的正极，第四场效应晶体管Q27的源极接地；高电平芯片的电平转换电路，用于高电平芯片的电平转换，包括第一三极管Q69、第一场效应晶体管Q66和第一二极管D106，所述第一三极管Q69的发射极连接第一二极管D106的负
极，所述第二电阻R229和第一二极管D106的正极之间连接第一电阻R224，所述第一二极管D106的正极连接第一三极管Q69的基极，所述第一三极管Q69的集电极连接通过第十一电阻R237连接第三场效应晶体管Q70的栅极，所述第三场效应晶体管Q70的漏极连接第二二极管D107的正极，且第三场效应晶体管Q70的源极接地，所述第二二极管D107的正极连接第五电阻R228的输出端，所述第五电阻R228的输入端连接在第四电阻R93和第六电阻R92之间并接入输入电压MCU _VCC；第二场效应晶体管Q68，设于低电平芯片的电平转换电路和高电平芯片的电平转换电路之间，用于将低压电平传输给高电平芯片，实现低电平芯片的电平转换电路和高电平芯片的电平转换电路之间的隔离与双向通讯，所述第二场效应晶体管Q68的漏极通过第十二电阻R231和第三电阻R225连接第一电阻R224的输入端，所述第二场效应晶体管Q68的源极接地。
[0008]作为本专利技术所述一种超低功耗非共地双向数据隔离电路的一种优选方案，其中：所述第一二极管D106的负极连接第二电阻R229并连接AFE_VCC_H，且第一二极管D106的正极连接高电平芯片SDA_H，所述第一二极管D106用于高电平芯片I2C接口的上拉功能；R92为低电平芯片的电平上拉电阻。
[0009]作为本专利技术所述一种超低功耗非共地双向数据隔离电路的一种优选方案，其中：所述第一场效应晶体管Q66的栅极和源极之间连接有稳压管D104，所述稳压管D104的输入端连接AFE_GND_H。
[0010]作为本专利技术所述一种超低功耗非共地双向数据隔离电路的一种优选方案，其中：所述第三场效应晶体管Q70的栅极通过第九电阻R230接地，所述第二场效应晶体管Q68的栅极通过第八电阻R227接地。
[0011]作为本专利技术所述一种超低功耗非共地双向数据隔离电路的一种优选方案，其中：所述第一电阻R224、第二电阻R229、第五电阻R228、第四电阻R93、第六电阻R92和第七电阻R99的阻值设为3.3kΩ，所述第八电阻R227和第九电阻R230的阻值设为100kΩ，所述第十一电阻R237的阻值设为30kΩ，所述第三电阻R225和第十电阻R98的阻值设为10kΩ，所述第十二电阻R231的阻值设为51kΩ；所述第一场效应晶体管Q66、第二场效应晶体管Q68、第三场效应晶体管Q70和第四场效应晶体管Q27的型号设为2N7002；所述第一三极管Q69 和第二三极管Q26的型号设为S8550；所述第一二极管D106和第二二极管D107的型号设为1N4148；所述稳压管D104的稳压电压设为6.8V。
[0012]作为本专利技术所述一种超低功耗非共地双向数据隔离电路的一种优选方案，其中：所述第二场效应晶体管Q68、第三场效应晶体管Q70和第一三极管Q69对应的设置不同的耐压值，决定了该电路的隔离电压相应的幅值。
[0013]作为本专利技术所述一种超低功耗非共地双向数据隔离电路的一种优选方案，其中：所述非共地双向数据隔离电路应用于传输速率不高于100kbps的应用。
[0014]本专利技术的有益效果：本专利技术利用超低功耗双向数据高压隔离电路的设置，及通过较少的电阻、二三极管、小信号MOS管等元件，实现堆叠级联AFE间的I2C隔离通信的问题，此电路的应用使用成本较低；同时利用超低功耗双向数据高压隔离电路有效的降低BMS工作时功耗；进一步的利用超低功耗双向数据高压隔离电路，可有效的避免因为高串的AFE和低串的AFE功耗不同，导致上下组电池的压差从而造成的电池组容量衰减的问题。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为本专利技术
技术介绍
中提及的常用的AFE级联时I2C通信方式示意图；图2为本专利技术的超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低功耗非共地双向数据隔离电路，其特征在于，包括：低电平芯片的电平转换电路，用于低电平芯片的电平转换，包括第二三极管Q26、第四场效应晶体管Q27和第二二极管D107，所述第二三极管Q26的发射极连接第二二极管D107的负极，所述第二二极管D107的正极通过第七电阻R99连接第二三极管Q26的基极，且第二二极管D107的正极连接低电平芯片SDA_MCU_H，所述第二三极管Q26的集电极连接第四场效应晶体管Q27的栅极并通过第十电阻R98接地，第四场效应晶体管Q27的漏级通过第四电阻R93和第六电阻R92的串联连接至第二二极管D107的正极，第四场效应晶体管Q27的源极接地；高电平芯片的电平转换电路，用于高电平芯片的电平转换，包括第一三极管Q69、第一场效应晶体管Q66和第一二极管D106，所述第一三极管Q69的发射极连接第一二极管D106的负极，所述第二电阻R229和第一二极管D106的正极之间连接第一电阻R224，所述第一二极管D106的正极连接第一三极管Q69的基极，所述第一三极管Q69的集电极通过第十一电阻R237连接第三场效应晶体管Q70的栅极，所述第三场效应晶体管Q70的漏极连接第二二极管D107的正极，且第三场效应晶体管Q70的源极接地，所述第二二极管D107的正极连接第五电阻R228的输出端，所述第五电阻R228的输入端连接在第四电阻R93和第六电阻R92之间并接入输入电压MCU_VCC；第二场效应晶体管Q68，设于低电平芯片的电平转换电路和高电平芯片的电平转换电路之间，用于将低压电平传输给高电平芯片，实现低电平芯片的电平转换电路和高电平芯片的电平转换电路之间的隔离与双向通讯，所述第二场效应晶体管Q68的漏极通过第十二电阻R231和第三电阻R225连接第一电阻R224的输入端，所述第二场效应晶体管Q68的源极接地。2.如权利要求1所述的一种超低功耗非共地双向数据隔离电路，其特征在于，所述第一二极管D106...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶华兵，许正杰，聂建波，王阿明，
申请(专利权)人：南京模砾半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：