[发明专利]一种超低功耗非共地双向数据隔离电路

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及电池管理系统电路技术领域，特别是一种超低功耗非共地双向数据隔离电路。

背景技术

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极联来实现；当使用上下AFE芯片极联时，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-100kbps。多个AFE堆叠极联时，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。

目前常用的AFE极联通信方式如图1所示，该系统一般会用两个AFE极联，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。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明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发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

针对现有技术的不足，本发明解决了AFE芯片极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，提出了本发明。

因此，本发明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，实现堆叠极联AFE间的I2C隔离通信的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：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的漏极通过第四电阻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，所述第一场效应晶体管Q66的漏极连接第一二极管D106的负极，所述第一场效应晶体管Q66的源极连接模拟前端接地AFE_GND_H，且第一场效应晶体管Q66的栅极连接第十二电阻R231的输入端，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。