简化HEV 48-V系统的隔离CAN、电源接口

48V汽车应用中对隔离的需求持续增长。这是一种紧凑、高效、稳健、低噪声的方法，可通过CAN接口隔离48 V系统。

为今天的汽车设计是一种平衡行为。在满足日益严格的排放标准和为越来越多的车载系统和小工具提供动力之间，需为当今的车辆提供高功率，以获得高效率。

为实现效率和功率的融合，工程师更加依赖于将48V电力运行与传统燃气发动机相结合的系统，如混合动力电动汽车（HEV）。这种方法可确保车辆满足严格的二氧化碳（CO2）排放标准，同时还可改进性能和驱动质量。

虽然关于双电池汽车系统本身已有很多说法，但我关注的是这些组合式12和48V系统中的一个关键且有时被忽视的组件：电流隔离。电流隔离用于抵抗接地噪声，并在与其连接的48 V系统中接地断开或故障时保护12 V系统。

在本文中，我将讨论48-V汽车应用中隔离的需求，并描述一种紧凑、高效、稳健和低噪声的方法，通过控制区域网络（CAN）接口隔离48-V系统。

使用48V电池的车辆电流隔离的必要性

即使在使用48V电池（通常为锂离子电池）的车辆中，传统的12V铅酸电池仍可为控制电子设备和低功率设备供电。在这两个耗材上运行的系统需要彼此通信。例如，48 V起动发电机由引擎控制器控制，使用12 V电池供电。两个系统的接地连接到汽车底盘。尽管从理论上讲，两个系统可直接相互连接（图1a），但由于以下原因，电流隔离（图1b）几乎始终有必要：

瞬态地电位差：12 V系统的接地使用螺栓直接连接到汽车底盘。48 V模块的接地使用几英尺长的电缆连接到汽车底盘。48 V系统（如启动发电机或交流压缩机）中存在的大量开关电流，结合接地电缆的电感特性，可能会导致瞬间接地噪声，很容易损坏低压3.3 V或5 V V通信信号。电流隔离对于确保可靠的数据传输是必要的。

48 V侧的接地断开：有时在故障条件下或维护期间，图1a中的GND_48V可能会与底盘断开连接。模块的48 V电源，转而连接到48 V电池，可能仍然完好无损。在这种情况下，48 V系统的所有内部节点（包括12 V系统的接口）都可浮动到48 V。这对12 V系统造成危险，因为它的输入/输出端口可能不是设计用于处理48 V。在图1b中，相同的故障条件不会对12 V系统造成压力。48 V出现在电流隔垒上，通常额定电压高得多（如2.5 kV）。

短路情况：在图1a中，48 V系统内部的任何短路都可能导致在与12 V系统的接口处出现48 V电压。这种潜在危险可能危及多个在12 V电源上运行的电路，包括对车辆安全运行至关重要的电路。电流隔离有助于确保48 V系统上的任何短路不会传播到车辆的12 V侧。