CN111913423A - 一种用于多颗bms afe ic串联的iic隔离电路 - Google Patents
一种用于多颗bms afe ic串联的iic隔离电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111913423A CN111913423A CN202010864872.8A CN202010864872A CN111913423A CN 111913423 A CN111913423 A CN 111913423A CN 202010864872 A CN202010864872 A CN 202010864872A CN 111913423 A CN111913423 A CN 111913423A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- afe
- bms
- transistor
- chip
- iic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
- G05B19/0423—Input/output
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/21—Pc I-O input output
- G05B2219/21119—Circuit for signal adaption, voltage level shift, filter noise
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于多颗BMS AFE IC串联的IIC隔离电路，包括地信号B‑、电源L3.3V、地信号B11‑、电源H3.3V，还包括若干个BMS AFE IC电路、单片机MCU，若干个BMS AFE IC电路连接单片机MCU，单片机MCU连接地信号B‑，单片机MCU还连接电源L3.3V，BMS AFE IC电路包括20串电池、1颗高边BMS AFE IC芯片、1颗低边BMS AFE IC芯片、2个IIC通讯隔离电路，本发明电路可以极大的降低隔离IIC的电路成本，降低电路复杂度，降低电路运行功耗，提升产品使用寿命，降低电池维护费用。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于多颗BMS AFE IC串联的IIC隔离电路。
背景技术
锂电池超过一定的温度、电压、电流范围就有安全风险，因此需要BMS进行电压、电流、温度采集和保护。BMS AFE IC芯片是高集成度的模拟前端芯片，主要可以进行电池包每节电芯电压采集、电池包温度采集、电池包总电流采集，提供LDO 3.3V电源。同时可通过IC的通讯接口与MCU连接进行数据传输，以供MCU进行计算和保护。BMS AFE IC芯片大多采用IIC通讯接口与MCU进行通讯。目前市面上电池最多不超过16串，对应高串数产品，如20串电池必须使用2颗BMS AFE IC芯片级联才可实现BMS管理。
如图1所示为当前使用的通用技术。因高边10S BMS AFE IC芯片的地为B11-，而MCU的地B1-，相对MCU的信号高边10S AFE芯片的所有信号都是高压，因此需要将IIC信号进行通讯隔离，转移到MCU的B1-为地的信号进行通讯。隔离通讯由隔离芯片组成，因IIC的信号具有双向通讯功能，不能简单的用市面上的单向隔离通讯方案，需要使用专用隔离芯片隔离IC，同时增加隔离电源给隔离IIC芯片供电。因隔离电源功耗很高，必要使用总电源DCDC模块，以保证隔离电源的供电。隔离电源和隔离IIC芯片的成本很高，其原因是隔离芯片12元+隔离电源10元+DCDC 8元，同时电路的静态功耗也很高，影响锂电池的存储性能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种用于多颗BMS AFE IC串联的IIC隔离电路。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于多颗BMS AFE IC串联的IIC隔离电路，包括地信号B-、电源L3.3V、地信号B11-、电源H3.3V，还包括若干个BMS AFE IC电路、单片机MCU，所述若干个BMS AFE IC电路连接单片机MCU，所述单片机MCU连接地信号B-，所述单片机MCU还连接电源L3.3V,所述BMSAFE IC电路包括20串电池、1颗高边BMS AFE IC芯片、1颗低边BMS AFE IC芯片、2个IIC通讯隔离电路，所述20串电池依次串联，所述高边BMS AFE IC芯片、低边BMS AFE IC芯片都与20串电池连接，所述高边BMS AFE IC芯片与低边BMS AFE IC芯片相连接，所述高边BMS AFEIC芯片通过2个IIC通讯隔离电路与单片机MCU连接，所述高边BMS AFE IC芯片连接地信号B11-，所述高边BMS AFE IC芯片还连接电源H3.3V,所述低边BMS AFE IC芯片连接地信号B-，所述低边BMS AFE IC芯片还连接电源L3.3V,所述地信号B11-相对于地信号B-为高压,所述电源H3.3V相对于电源L3.3V为高压。
作为优选，高边BMS AFE IC芯片设有H_SDA端、H_SCL端，所述单片机MCU设有L_SDA端、L_SCL端。
作为优选，IIC通讯隔离电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5，所述电阻R1的一端连接电源H3.3V，所述电阻R1的另一端连接三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的基极连接电源L3.3V，所述三极管Q1的发射极通过电阻R4连接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的发射极连接地信号B-，所述三极管Q2的基极通过电阻R5连接地信号B-，所述三极管Q1的集电极通过电阻R3连接三极管Q3的基极，所述三极管Q3的集电极连接地信号B11-，所述三极管Q3的发射极连接三极管Q4的基极，所述三极管Q4的集电极连接三极管Q2的基极，所述三极管Q4的发射极通过电阻R2连接电源H3.3V，所述2个IIC通讯隔离电路为第一IIC通讯隔离电路、第二IIC通讯隔离电路。
作为优选，第一IIC通讯隔离电路中的三极管Q2的集电极连接L_SCL端，所述三极管Q3的发射极连接H_SCL端。
作为优选，第二IIC通讯隔离电路中的三极管Q2的集电极连接L_SDA端，所述三极管Q3的发射极连接H_SDA端。
作为优选，三极管Q1、三极管Q2都为NPN三极管，所述三极管Q3、三极管Q4都为PNP三极管。
作为优选，BMS AFE IC电路为一个。
本发明的有益效果如下：本发明电路可以极大的降低隔离IIC的电路成本，降低电路复杂度，降低电路运行功耗，提升产品使用寿命，降低电池维护费用，最终提升产品的市场竞争力，为公司带来巨大的收益。
附图说明
图1为背景技术的模块连接图；
图2为本发明的模块连接图；
图3为第一IIC通讯隔离电路的电路原理图；
图4为第二IIC通讯隔离电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步说明：
如图2所示，一种用于多颗BMS AFE IC串联的IIC隔离电路，包括地信号B-、电源L3.3V、地信号B11-、电源H3.3V，还包括一个BMS AFE IC电路、单片机MCU3，这个BMS AFE IC电路连接单片机MCU3，所述单片机MCU3连接地信号B-，所述单片机MCU3还连接电源L3.3V,所述BMS AFE IC电路包括20串电池、1颗高边BMS AFE IC芯片1、1颗低边BMS AFE IC芯片2、2个IIC通讯隔离电路，所述20串电池依次串联，20串电池为B1到B20，所述高边BMS AFE IC芯片1、低边BMS AFE IC芯片2都与20串电池连接，所述高边BMS AFE IC芯片1与低边BMSAFE IC芯片2相连接，所述高边BMS AFE IC芯片1通过2个IIC通讯隔离电路与单片机MCU3连接，所述高边BMS AFE IC芯片1连接地信号B11-，所述高边BMS AFE IC芯片1还连接电源H3.3V,所述低边BMS AFE IC芯片2连接地信号B-，所述低边BMS AFE IC芯片2还连接电源L3.3V,所述地信号B11-相对于地信号B-为高压,所述电源H3.3V相对于电源L3.3V为高压。
如图2所示，高边BMS AFE IC芯片1设有H_SDA端、H_SCL端，所述单片机MCU3设有L_SDA端、L_SCL端。
如图3、图4所示，IIC通讯隔离电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5，所述电阻R1的一端连接电源H3.3V，所述电阻R1的另一端连接三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的基极连接电源L3.3V，所述三极管Q1的发射极通过电阻R4连接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的发射极连接地信号B-，所述三极管Q2的基极通过电阻R5连接地信号B-，所述三极管Q1的集电极通过电阻R3连接三极管Q3的基极，所述三极管Q3的集电极连接地信号B11-，所述三极管Q3的发射极连接三极管Q4的基极，所述三极管Q4的集电极连接三极管Q2的基极，所述三极管Q4的发射极通过电阻R2连接电源H3.3V，所述2个IIC通讯隔离电路为第一IIC通讯隔离电路42、第二IIC通讯隔离电路41。
如图3所示，第一IIC通讯隔离电路42中的三极管Q2的集电极连接L_SCL端，所述三极管Q3的发射极连接H_SCL端。
如图4所示，第二IIC通讯隔离电路41中的三极管Q2的集电极连接L_SDA端，所述三极管Q3的发射极连接H_SDA端。
如图3、图4所示，三极管Q1、三极管Q2都为NPN三极管，所述三极管Q3、三极管Q4都为PNP三极管。
一个IIC通讯隔离电路可以隔离一路SDA或SCL通讯线，因此IIC通讯隔离电路有2个，BMS AFE IC都是同一颗一模一样的芯片。只是不支持那么高串数的电池，因此需要用两颗以上进行级联使用。因此就有一颗放高边，一颗放低边。低边AFE因为其地和MCU是同一个工作地，因此不需要隔离，高边的AFE芯片的工作地为B11-，而MCU的工作地为B1-，因此需要隔离，高边AFE的所有产生的信号相对于MCU都是高压信号
如图3、图4所示，电阻R4、R2为IIC通讯上拉电阻，阻值应一致，选型范围需要在4.7k～10k范围内，以保障100k范围内的IIC正常通讯。电阻R1、R3、R5的阻值可以选择30k～100k以保证功耗和反应速度。
如图3、图4所示，H3.3V为高边BMS AFE IC芯片产生的H3.3V电源，L3.3V为低边BMSAFE IC芯片产生的L3.3V电源。H3.3V连接到R1后,R1一端连接至R3，R3另一端连接至Q3的B极，Q3的B极连接到Q4的B极，Q3的C极连接到地信号B11-。R1的另一端连接至Q1的C极，Q1的B极连接至L3.3V电源，Q1的E极连接到R4的一端，R4另一端为连接至Q2的C极。其中Q2的C极连接至MCU的L_SCL端或L_SDA端。H3.3V电源同时连接到R2的一端，R2另一端连接到Q4的C极，Q4的B极连接到高边BMS AFE IC芯片的H_SCL端或H_SDA端，Q4的C极连接到Q2的B极,同时连接R5的一端，R5的另一端及Q2的E极都共同连接到地信号B-。
如图3、图4所示，IIC的逻辑控制芯片都是OC门电路，因此需要外部上拉，MCU IIC的上拉由电源L3.3V经过Q1的BE二极管，然后连接R4完成上拉，同理高边BMS AFE IC芯片的信号上拉，由H3.3V连接R3，然后通过Q4的BE二极管完成信号上拉。因为IIC是双向通讯，因此当MCU需要发信号给高边BMS AFE IC芯片时，当发送高电平时，L_SCL端或L_SDA端由L3.3V完成上拉，输出高电平，此时Q1不导通，Q1的C极等于H3.3V电压，Q3也不能导通，H_SCL端或H_SDA端信号继续由H_3.3V上拉，因此输出高电平。从MCU到高边BMS AFE IC芯片的隔离高电平可以正常传递，功耗为0。当MCU到高边BMS AFE IC芯片想传输低电平时，L_SCL端或L_SDA端由MCU下拉，Q1的BE二极管有压降，三极管进入放大状态Q1的CE极导通，CE极导通将Q1的C极拉低到L3.3V电平,因为Q1拉低，导致Q3导通，H_SCL或H_SDA端被拉到B11-信号。相对高边BMS AFE IC芯片即输出了低电平，从MCU到高边BMS AFE IC芯片的隔离低电平可以正常传递。因此该专利电力从MCU的低边侧，将数据传输到高边BMS AFE IC芯片侧的通讯是可以正常通讯的。总线平时为高电平，功耗为0，通讯时功耗由R1、R2 R4限流。
如图3、图4所示，从高边BMS AFE IC芯片向低边MCU传输信号时，高电平传输也是0功耗，总线平时为高电平，传输正常，当高边BMS AFE IC芯片需要传输低电平时，H_SCL或H_SDA端拉低，Q4导通，高压信号进入Q2的B极，Q2导通，H_SCL或H_SDA信号被拉低。因此从高边到低边的高低电平都能被正常传输。高电平时总线0功耗，低电平时功耗由R2、R5、R4完成限流。综上该专利电路可以实现IIC的高边和低边的双向隔离通讯，总线空闲或传输高电平时，功耗为0，总线传输低电平时有一定功耗，但能被电阻限流，功耗低。
三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4也用其他开关管替代，如MOSFET/IGBT。
本发明电路可以极大的降低隔离IIC的电路成本，降低电路复杂度，降低电路运行功耗，提升产品使用寿命，降低电池维护费用，最终提升产品的市场竞争力，为公司带来巨大的收益。
需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一种具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，例如BMS AFE IC电路为若干个，总之，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于多颗BMS AFE IC串联的IIC隔离电路，包括地信号B-、电源L3.3V、地信号B11-、电源H3.3V，其特征在于，还包括若干个BMS AFE IC电路、单片机MCU(3)，所述若干个BMS AFE IC电路连接单片机MCU(3)，所述单片机MCU(3)连接地信号B-，所述单片机MCU(3)还连接电源L3.3V,所述BMS AFE IC电路包括20串电池、1颗高边BMS AFE IC芯片(1)、1颗低边BMS AFEIC芯片(2)、2个IIC通讯隔离电路，所述20串电池依次串联，所述高边BMS AFE IC芯片(1)、低边BMS AFE IC芯片(2)都与20串电池连接，所述高边BMS AFE IC芯片(1)与低边BMS AFE IC芯片(2)相连接，所述高边BMS AFE IC芯片(1)通过2个IIC通讯隔离电路与单片机MCU(3)连接，所述高边BMS AFE IC芯片(1)连接地信号B11-，所述高边BMS AFE IC芯片(1)还连接电源H3.3V,所述低边BMS AFE IC芯片(2)连接地信号B-，所述低边BMS AFE IC芯片(2)还连接电源L3.3V,所述地信号B11-相对于地信号B-为高压,所述电源H3.3V相对于电源L3.3V为高压。
2.根据权利要求1所述一种用于多颗BMS AFE IC串联的IIC隔离电路，其特征在于，所述高边BMS AFE IC芯片(1)设有H_SDA端、H_SCL端，所述单片机MCU(3)设有L_SDA端、L_SCL端。
3.根据权利要求1所述一种用于多颗BMS AFE IC串联的IIC隔离电路，其特征在于，所述IIC通讯隔离电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5，所述电阻R1的一端连接电源H3.3V，所述电阻R1的另一端连接三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的基极连接电源L3.3V，所述三极管Q1的发射极通过电阻R4连接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的发射极连接地信号B-，所述三极管Q2的基极通过电阻R5连接地信号B-，所述三极管Q1的集电极通过电阻R3连接三极管Q3的基极，所述三极管Q3的集电极连接地信号B11-，所述三极管Q3的发射极连接三极管Q4的基极，所述三极管Q4的集电极连接三极管Q2的基极，所述三极管Q4的发射极通过电阻R2连接电源H3.3V，所述2个IIC通讯隔离电路为第一IIC通讯隔离电路(42)、第二IIC通讯隔离电路(41)。
4.根据权利要求3所述一种用于多颗BMS AFE IC串联的IIC隔离电路，其特征在于，所述第一IIC通讯隔离电路(42)中的三极管Q2的集电极连接L_SCL端，所述三极管Q3的发射极连接H_SCL端。
5.根据权利要求3所述一种用于多颗BMS AFE IC串联的IIC隔离电路，其特征在于，所述第二IIC通讯隔离电路(41)中的三极管Q2的集电极连接L_SDA端，所述三极管Q3的发射极连接H_SDA端。
6.根据权利要求3所述一种用于多颗BMS AFE IC串联的IIC隔离电路，其特征在于，所述三极管Q1、三极管Q2都为NPN三极管，所述三极管Q3、三极管Q4都为PNP三极管。
7.根据权利要求1所述一种用于多颗BMS AFE IC串联的IIC隔离电路，其特征在于，所述BMS AFE IC电路为一个。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010864872.8A CN111913423A (zh) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 一种用于多颗bms afe ic串联的iic隔离电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010864872.8A CN111913423A (zh) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 一种用于多颗bms afe ic串联的iic隔离电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111913423A true CN111913423A (zh) | 2020-11-10 |
Family
ID=73278667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010864872.8A Pending CN111913423A (zh) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 一种用于多颗bms afe ic串联的iic隔离电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111913423A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114244346A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-03-25 | 南京模砾半导体有限责任公司 | 一种超低功耗非共地双向数据隔离电路 |
-
2020
- 2020-08-25 CN CN202010864872.8A patent/CN111913423A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114244346A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-03-25 | 南京模砾半导体有限责任公司 | 一种超低功耗非共地双向数据隔离电路 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201766490U (zh) | 基于igbt桥式开关拓扑的驱动电路及其保护模块 | |
| CN204929366U (zh) | 一种dali接口电路 | |
| CN102377326B (zh) | 基于igbt桥式开关拓扑的驱动电路及其保护模块 | |
| CN102064535A (zh) | 一种绝缘栅双极型晶体管过流保护自恢复电路 | |
| CN113471938A (zh) | 一种悬浮式供电逻辑控制的防倒灌电路 | |
| CN111913423A (zh) | 一种用于多颗bms afe ic串联的iic隔离电路 | |
| CN212515445U (zh) | 一种用于多颗bms afe ic串联的iic隔离电路 | |
| CN201656755U (zh) | 一种超大功率igbt驱动与保护电路 | |
| CN108134518A (zh) | 一种电压转换电路 | |
| CN214479786U (zh) | 一种能区分有线与无线充电管理电流的电路及耳机盒 | |
| CN215154067U (zh) | 一种新型一体化bms电池管理系统 | |
| CN206302401U (zh) | 通讯隔离与电平转换电路 | |
| CN103972931B (zh) | 用于电池充电器的输入行选择器 | |
| CN212324087U (zh) | 一种用于采集终端的单线双向光耦隔离通信电路 | |
| CN100373730C (zh) | 一种开关电源短路保护方法和电路 | |
| CN206686066U (zh) | 变频器数字信号输入端子及变频器 | |
| CN203219170U (zh) | 一种两电平大功率变流器用驱动控制装置 | |
| CN215496830U (zh) | 通讯电路、电子系统、电池包及用电装置 | |
| CN101436783A (zh) | 一种充电电路及装置 | |
| CN108595363A (zh) | 一种基于fpga的串行通信隔离驱动装置 | |
| CN219643629U (zh) | 充电电路以及用电设备 | |
| CN218100212U (zh) | 一种支持3.3v和5v串口通信转换电路 | |
| CN220190460U (zh) | 一种接口保护电路、接口保护装置以及电子设备 | |
| CN211375774U (zh) | 一种多通道数据采集模块 | |
| CN208540219U (zh) | 一种led灯控制电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |