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求大佬分享高压电压采样方案

求大佬分享高压电压采样方案

回帖（1）

潘琳

2021-10-11 16:34:25
  电动汽车很多应用中都离不开高压电压采样，比如在BMS以及MCU（电机控制器）中都必须用到。一般MCU中只采一路就可以了，功能安全方案采两路。BMS中可能采集更多。
  高压电压采样设计相对难一点，需要高低压隔离，而且电压范围宽，还需要线性度较好。
  以下对几种常用方案做一个简要对比。
一、隔离放大器




隔离放大器常用型号有三款：
[tr]型号厂商增益误差@25℃非线性@25℃输入失调电压@25℃[/tr]
ACPL-C87Avago±1%/±0.5%0.05%-0.3mV
AMC1311-Q1TI±1%/±0.3%0.01%±0.40.4mV
SI8931Silicon Labs±0.25%/±0.25%0.01%-0.16mV
  三款隔离放大器都有高低精度两个版本。其中ACPL-C87在MCU中使用的非常广泛，得到了市场的验证。Tesla Model S中就用到了。当然，价格也是最贵的。另外两款价格应该相差不大，从手册上看比ACPL-C87性能更好。增加了一个新功能：支持高压侧电源诊断，适合做功能安全。
  ACPL-C87对高压侧电源的精度有要求，在采样精度要求较高的场合最好使用参考电压源。AMC1311内部集成了参考电压源；SI8931应该也集成了，但不是非常确定，有兴趣可以研究一下。
  这种方案威廉希尔官方网站 简单，适合单路或双路采样的应用。在MCU中尤其适合，高压侧供电可共用IGBT驱动隔离电源，不需要单独做隔离电源。在信号传输路径上占用的资源较少，比如如果跨PCBA传输，只需要占用两个连接器引脚（差分传输）。软件处理非常简单。缺点在于传输的是模拟信号，不适合长距离传输。因为涉及到三级信号放大（电阻分压，隔离放大，差分放大），因此三种方案中该方案精度最差，线性度相对较差，不要单独看隔离放大器的精度，应该看整个信号采样威廉希尔官方网站 的精度！
二、ADC+通信隔离




  这种方案会使用到两个集成芯片，高压电压采样在高压侧完成，然后通过数字信号（比如SPI）进行传输，在数字信号传输路径上做隔离。ADC可选性价比较高的TI产品，如果要求高性能的可选ADI的产品。数字隔离芯片可选的厂家也比较多，比如TI、ADI、Silicon Labs都有合适的产品。注意数字信号方向选择正确的前向通道与反向通道的个数。
  这种方案虽然看上去比较复杂，但如果是多路采样的场合，优势明显。因为ADC可选择多通道的。另外，这种方案精度最高，线性度好，主要误差只来源于分压电阻。并且由于是数字信号传输，路径可以相对较长。缺点是信号传输时占用资源较多（最少4个信号），软件处理相对复杂。
三、差分放大




  这种方案实际上是一种非隔离方案，威廉希尔官方网站 非常简单，软件处理非常简单，线性度好。最大的优势在于成本最低，不需要隔离电源，不需要隔离通信！注意选择运放时需要选择输入失调电压与输入失调电流越小越好（uV,pA级）。
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