Other Parts Discussed in Post:ISO7741E-Q1

作者：Neel Seshan

因為汽車工業(yè)繼續(xù)在混合電動汽車（HEV）中采用48V系統(tǒng)，車載網(wǎng)絡(luò)對信號隔離的需求變得更加重要。如果對低壓電路沒有進行可靠、有效的保護，高電壓的特性和優(yōu)勢就會大大降低。

但是，了解到需要在48V車輛中隔離高壓事件信號只是成功了一半。與純電動汽車（EV）不同，HEV除使用電池系統(tǒng)外，還使用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機（ICE）。ICE產(chǎn)生的高溫通常超過125°C。為了能夠在這樣的環(huán)境中可靠運行，汽車系統(tǒng)及其組成部件必須能夠承受汽車電子協(xié)會（AEC）-Q100“基于封裝集成電路應(yīng)力測試認證的故障機理”中定義的高溫。

AEC-Q100標準概述了設(shè)計用于汽車系統(tǒng)的集成電路（IC）為實現(xiàn)可靠運行而必須滿足的規(guī)格。由于汽車系統(tǒng)經(jīng)常會受到溫度變化的影響，因此AEC-Q100標準的關(guān)鍵規(guī)格是集成電路的環(huán)境工作溫度范圍。AEC-Q100根據(jù)不同溫度等級概述了汽車級IC的工作溫度范圍，如表1所示。

表1：AEC-Q100定義的汽車等級

作為AEC-Q100定義的最寬溫度范圍，0級器件通常為高溫系統(tǒng)而設(shè)計（例如48V HEV），因為這些車輛會因使用ICE偶爾達到125°C以上的溫度。

由于電動汽車沒有ICE，在大多數(shù)情況下，環(huán)境工作溫度通常不會超過125°C，因此，額定為1級的器件足以解決問題。

用0級數(shù)字隔離器保護低壓電路

讓我們查看一些用例，以更好地說明0級器件在隔離車載網(wǎng)絡(luò)信號時的優(yōu)點，特別是針對數(shù)字隔離器。數(shù)字隔離器通常用于不同的電壓域（例如48V和12V）之間，以保護低壓側(cè)電路不受高壓側(cè)電路的影響，并減少高壓共模噪聲對低壓側(cè)信號的影響。

圖1所示的啟動器/發(fā)生器是一個示例，其中0級數(shù)字隔離器（例如ISO7741E-Q1）,可以降低設(shè)計復(fù)雜性，同時在高溫環(huán)境中增加信號保護。在啟動器/發(fā)生器中，數(shù)字隔離器和0級控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)靈活數(shù)據(jù)速率（CAN FD）收發(fā)器（例如TCAN1044EV-Q1）可以將數(shù)據(jù)從系統(tǒng)的48V側(cè)傳輸?shù)?2V側(cè)。48V電氣系統(tǒng)緊鄰ICE；因此，48V系統(tǒng)上的任何溫升都會影響位于48V和12V側(cè)之間接口邊緣的隔離器。這些系統(tǒng)的溫度在短時間內(nèi)會從125°C升高到150°C，通常受任務(wù)曲線或工作溫度曲線的限制，這因汽車制造商而異。

圖1：數(shù)字隔離器可保護48V啟動器/發(fā)生器系統(tǒng)的低壓側(cè)

可能會受益于更高溫度等級的數(shù)字隔離器的其他應(yīng)用，包括48V混合動力汽車中的水泵、冷卻風(fēng)扇、煙灰傳感器和牽引逆變器。這些系統(tǒng)大多使用數(shù)字隔離器以及收發(fā)器（在大多數(shù)情況下為CAN、CAN FD或本地互連網(wǎng)絡(luò) [LIN] 通信協(xié)議）作為通信接口。圖2所示為帶有隔離器的暖通空調(diào)（HVAC）壓縮機模塊，該隔離器用于從高壓側(cè)MCU到低壓側(cè)通信接口電路板的通信。

圖2：數(shù)字隔離器可保護48 V HVAC壓縮機模塊的低壓側(cè)

如果數(shù)字隔離器在超過其操作限值的溫度下使用，則可能導(dǎo)致系統(tǒng)時序規(guī)格降級，倘若隔離器停止運行，則可能導(dǎo)致無法通信。對于像起動發(fā)電機這樣的關(guān)鍵系統(tǒng)，這兩種情況都不可取。確保隨時通信的標準方法是使用可以減少熱量的液體和空氣冷卻系統(tǒng)，并使IC溫度保持在其工作限值以下。但是，精心設(shè)計的空氣冷卻系統(tǒng)可能會導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)設(shè)計成本、空間和重量增加。使用能夠滿足更高環(huán)境工作溫度的集成電路可以減輕冷卻系統(tǒng)的負擔，使其更簡單、更具成本效益。

包括ISO7741-Q1在內(nèi)的大多數(shù)合格汽車數(shù)字隔離器均滿足-40°C至125°C的1級溫度范圍要求，適用于許多汽車應(yīng)用。但是，在高溫系統(tǒng)中，與本文中討論的用例類似，0級器件（例如ISO7741E-Q1）將為HEV/EV設(shè)計人員提供替代的數(shù)字隔離解決方案。該解決方案可減少物料清單并縮短產(chǎn)品上市時間，且不會損害系統(tǒng)性能。

審核編輯：金巧