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作者：Neel Seshan，德州儀器 因為汽車(chē)工業(yè)繼續在混合電動(dòng)汽車(chē)（HEV）中采用48V系統，車(chē)載網(wǎng)絡(luò )對信號隔離的需求變得更加重要。如果對低壓電路沒(méi)有進(jìn)行可靠、有效的保護，高電壓的特性和優(yōu)勢就會(huì )大大降低。 但是，了解到需要在48V車(chē)輛中隔離高壓事件信號只是成功了一半。與純電動(dòng)汽車(chē)（EV）不同，HEV除使用電池系統外，還使用傳統的內燃機（ICE）。ICE產(chǎn)生的高溫通常超過(guò)125°C。為了能夠在這樣的環(huán)境中可靠運行，汽車(chē)系統及其組成部件必須能夠承受汽車(chē)電子協(xié)會(huì )（AEC）-Q100“基于封裝集成電路應力測試認證的故障機理”中定義的高溫。 在線(xiàn)CTA 標題：您的HEV系統的溫度高達150°C？并非難題。 稿件：業(yè)界首個(gè)0級AEC-Q100數字隔離器ISO7741E-Q1可幫助您節省環(huán)境工作溫度超過(guò)125°C的汽車(chē)設計中的設計時(shí)間、成本和空間。 鏈接：http://www.ti.com.cn/product/cn/ISO7741E-Q1 AEC-Q100標準概述了設計用于汽車(chē)系統的集成電路（IC）為實(shí)現可靠運行而必須滿(mǎn)足的規格。由于汽車(chē)系統經(jīng)常會(huì )受到溫度變化的影響，因此AEC-Q100標準的關(guān)鍵規格是集成電路的環(huán)境工作溫度范圍。AEC-Q100根據不同溫度等級概述了汽車(chē)級IC的工作溫度范圍，如表1所示。
表1：AEC-Q100定義的汽車(chē)等級 作為AEC-Q100定義的最寬溫度范圍，0級器件通常為高溫系統而設計（例如48V HEV），因為這些車(chē)輛會(huì )因使用ICE偶爾達到125°C以上的溫度。 由于電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)有ICE，在大多數情況下，環(huán)境工作溫度通常不會(huì )超過(guò)125°C，因此，額定為1級的器件足以解決問(wèn)題。 用0級數字隔離器保護低壓電路 讓我們查看一些用例，以更好地說(shuō)明0級器件在隔離車(chē)載網(wǎng)絡(luò )信號時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，特別是針對數字隔離器。數字隔離器通常用于不同的電壓域（例如48V和12V）之間，以保護低壓側電路不受高壓側電路的影響，并減少高壓共模噪聲對低壓側信號的影響。 圖1所示的啟動(dòng)器/發(fā)生器 是一個(gè)示例，其中0級數字隔離器（例如ISO7741E-Q1）, 可以降低設計復雜性，同時(shí)在高溫環(huán)境中增加信號保護。在啟動(dòng)器/發(fā)生器中，數字隔離器和0級控制器區域網(wǎng)絡(luò )靈活數據速率（CAN FD）收發(fā)器（例如TCAN1044EV-Q1）可以將數據從系統的48V側傳輸到12V側。48V電氣系統緊鄰ICE；因此，48V系統上的任何溫升都會(huì )影響位于48V和12V側之間接口邊緣的隔離器。這些系統的溫度在短時(shí)間內會(huì )從125°C升高到150°C，通常受任務(wù)曲線(xiàn)或工作溫度曲線(xiàn)的限制，這因汽車(chē)制造商而異。 
圖1：數字隔離器可保護48V啟動(dòng)器/發(fā)生器系統的低壓側 可能會(huì )受益于更高溫度等級的數字隔離器的其他應用，包括48V混合動(dòng)力汽車(chē)中的水泵、冷卻風(fēng)扇、煙灰傳感器和牽引逆變器。這些系統大多使用數字隔離器以及收發(fā)器（在大多數情況下為CAN、CAN FD或本地互連網(wǎng)絡(luò ) [LIN] 通信協(xié)議）作為通信接口。圖2所示為帶有隔離器的暖通空調（HVAC）壓縮機模塊，該隔離器用于從高壓側MCU到低壓側通信接口電路板的通信。
圖2：數字隔離器可保護48 V HVAC壓縮機模塊的低壓側 如果數字隔離器在超過(guò)其操作限值的溫度下使用，則可能導致系統時(shí)序規格降級，倘若隔離器停止運行，則可能導致無(wú)法通信。對于像起動(dòng)發(fā)電機這樣的關(guān)鍵系統，這兩種情況都不可取。確保隨時(shí)通信的標準方法是使用可以減少熱量的液體和空氣冷卻系統，并使IC溫度保持在其工作限值以下。但是，精心設計的空氣冷卻系統可能會(huì )導致冷卻系統設計成本、空間和重量增加。使用能夠滿(mǎn)足更高環(huán)境工作溫度的集成電路可以減輕冷卻系統的負擔，使其更簡(jiǎn)單、更具成本效益。 包括ISO7741-Q1在內的大多數合格汽車(chē)數字隔離器均滿(mǎn)足-40°C至125°C的1級溫度范圍要求，適用于許多汽車(chē)應用。但是，在高溫系統中，與本文中討論的用例類(lèi)似，0級器件（例如ISO7741E-Q1）將為HEV/EV設計人員提供替代的數字隔離解決方案。該解決方案可減少物料清單并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，且不會(huì )損害系統性能。 |
