摘要：本文介紹了一種采用AC耦合方法可以減輕高壓isoSpI系統(tǒng)的成本問題，無要求磁性元件供應(yīng)雙重絕緣。用價(jià)格不貴、纏繞在繞線管上的共模扼流圈(CMC)組件取代專門的螺旋管型變壓器磁性元件，進(jìn)一步降低成本。電容器和CMC都是相對扁平的表面貼裝芯片組件，價(jià)格富有競爭力，而且其高可靠性經(jīng)過審查，可用于汽車系統(tǒng)。用于AC耦合的偏置電阻器為監(jiān)視系統(tǒng)的電介質(zhì)完整性供應(yīng)了一種非常有用的途徑。

內(nèi)置到LTC6804電池組監(jiān)視器中的isoSpI功能與LTC6820isoSpI通信接口相結(jié)合，可以跨高壓勢壘供應(yīng)安全可靠的信息傳輸。在通過存儲單元串聯(lián)連接出現(xiàn)數(shù)百伏電壓的能量存儲系統(tǒng)中，isoSpI尤其有用，這類系統(tǒng)要徹底的電介質(zhì)隔離，以最大限度地減少對人員的危害。

在典型isoSpI應(yīng)用(圖1)中，脈沖變壓器供應(yīng)電介質(zhì)隔離，抑制可能對配線系統(tǒng)出現(xiàn)重大影響的共模干擾。用很容易買到、價(jià)格不貴的以太網(wǎng)LAN磁性元件就可以實(shí)現(xiàn)isoSpI功能，實(shí)現(xiàn)該功能的電路一般包括一個(gè)改善共模線路噪聲性能的共模扼流圈部分(如圖1所示)以及很有用的100Ω線路終端電阻器和共模去耦電容器。

普通信號變壓器(包括以太網(wǎng)和柵極驅(qū)動器型)是用漆包絕緣線纏繞的，這可能有針孔大小的絕緣缺陷，使銅線暴露于空氣之中，這固有地限制了繞組之間的偏置，而繞組間偏置正是對此類變壓器進(jìn)行認(rèn)證的依據(jù)。在生產(chǎn)中，用高壓(稱為hi-pot篩選)測試這類變壓器，以確定總的絕緣問題，一般為1.5kV。這一絕緣電壓是針對60V長期偏置設(shè)定的安全設(shè)計(jì)裕度，因?yàn)樵谖⑿「g的環(huán)境中，往往要超過60V的電壓才能在繞組之間構(gòu)成傳導(dǎo)通路。

問題：高壓=高成本

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

點(diǎn)擊詳情

就400V范圍的電池組電壓而言，良好的設(shè)計(jì)實(shí)踐是，采用加強(qiáng)(雙重)絕緣，用高達(dá)3750V或更高的電壓進(jìn)行hi-pot測試，以此確定變壓器的性能規(guī)格。由于所需爬電距離(表面距離)和空隙(空氣間隔)尺寸較大，所以這類變壓器很難找到小型產(chǎn)品，而且相比較較昂貴。isoSpI用于高達(dá)1kV的電池系統(tǒng)，這就要求變壓器經(jīng)過5kV的hi-pot測試，以留出保守的設(shè)計(jì)裕度。在這種情況下，隔離組件可能很大、很昂貴，而且有損于脈沖保真度。

解決方法：分而治之

一種不采用加強(qiáng)絕緣變壓器的解決方法是，通過將額外的絕緣要求轉(zhuǎn)移到耦合電容器上，將偏置要求從磁性元件上剝離出來。僅靠電容器就能供應(yīng)看似完整的隔離選擇，電容器既不供應(yīng)共模抑制，也不供應(yīng)變壓器所具備的抗沖擊隔離特性，因此L-C方法實(shí)際上是最佳的。采用這種方法時(shí)，電容器充電至標(biāo)稱DC偏置值，讓變壓器處理瞬態(tài)問題，而關(guān)于瞬態(tài)問題的處理，即使普通變壓器也很適合。

耦合電容器用電阻值很大的電阻器偏置，一般連接到變壓器的中央抽頭連接點(diǎn)，如圖2所示。這樣做還有一個(gè)好處，假如偏置電阻器的DC電流受到監(jiān)視，那么任何電介質(zhì)擊穿都成了可檢測故障。所選擇的電阻值很大，例如10MΩ，以使故障電流低于變壓器細(xì)線額定值，同時(shí)對人員的沖擊損害最小。

將高壓要求從變壓器磁性元件設(shè)計(jì)中剝離出來以后，就出現(xiàn)了幾種成本相對較低的選擇。一種是僅使用得到批準(zhǔn)的以太網(wǎng)變壓器。另一種是使用現(xiàn)成有售的扁平磁性元件，以降低組件高度和組件重量(減輕焊料疲勞問題)。這類變壓器像其他任何組件相同，可以采用自動化表面貼裝組裝方法安裝，從而降低了生產(chǎn)成本。具備上述特點(diǎn)的一個(gè)很好的組件選擇是分立式共模扼流圈(CMC)，CMC具備變壓器結(jié)構(gòu)，通常用作濾波組件。這類組件的電感可高達(dá)100µH，已得到批準(zhǔn)以用于汽車系統(tǒng)，因此也成為isoSpI配置希望使用的組件。

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備

點(diǎn)擊詳情

適用的CMC價(jià)格不貴。CMC是用機(jī)器在芯片大小的鐵氧體上纏繞線對而成，可簡便快速地生產(chǎn)。盡管為了使持續(xù)時(shí)間較長的脈沖波形有效通過，isoSpI設(shè)計(jì)要略高一點(diǎn)的電感，但是可以通過使用兩個(gè)扼流圈來得到充足的電感，讓兩個(gè)扼流圈的繞組串聯(lián)，就可出現(xiàn)200µH電感。這還帶來了一個(gè)額外的好處，即基本上構(gòu)成了中央抽頭連接，這對共模偏置和去耦功能很有用。

圖3顯示了用兩個(gè)CMC實(shí)現(xiàn)的等效變壓器模型。圖中所示扼流圈的占板面積為1812SMT，采用雙線繞組(纏繞時(shí)使用成對導(dǎo)線)，因此主邊和副邊是嚴(yán)密匹配的，從而最大限度地減小了漏電感，因此保持了良好的高頻性能。變壓器假如采用物理上分開的繞組，脈沖保真度較差，因?yàn)槁╇姼刑?。圖中所示變壓器具備50VDC額定值。