随着混合动力电动汽车（HEV）和电动汽车（EV）的发展，传统的12V电路现在需要与更高电压的电路进行通信。对于混合动力汽车，这将是48伏电池，而对于全电动汽车，这可能是400伏甚至更高。汽车中的多个电压域强制要求包括隔离装置，以保护低压侧部件和电路免受高压蓄电池侧的影响。这给那些不习惯于在传统车辆中隔离的设计师们带来了新的挑战。本文档提供了用于隔离电池监测电路中ADC的各种选项。
蓄电池监测和过电流检测电路
典型的监测电路由与系统负载串联的分流电阻器组成。该并联电阻器上的电压降表示负载电流。来自分流电阻器的信号在被馈送到微控制器（MCU）之前被放大并转换为数字信号。由于MCU位于低压侧，而由放大器和ADC组成的测量电路位于高压侧，因此隔离装置位于这两个电路之间，如图1所示。要使用的隔离器类型取决于用于ADC和MCU之间通信的接口。
SPI接口
最常见的SPI接口用于ADC和MCU之间的通信。常用的隔离配置是一个方向（SD、SCLK、CS）上的3个通道和一个相反方向（SDO）上的通道。这将产生一个3/1数字隔离器，如图2所示。ISO7741-Q1是一种4通道（3/1）设备，在宽SOIC-16（DW）封装中具有增强额定值（5 kVrms）或在QSOP-16（DBQ）封装中具有基本额定值（2.5 kVrms）。
I2C接口
当ADC仅与I2C信号通信时，隔离器也需要更改以支持I2C通信。I2C通信的优点是减少了板上记录道的数量。SPI接口需要3或4条线，而I2C通信可以通过两条线（一条用于数据，一条用于时钟）完成，如图3所示。
数据是双向的，但是时钟在主从配置中可以是单向的，或者在多主配置中或者在利用时钟拉伸的系统中可以是双向的。ISO1541-Q1具有两个用于时钟和数据线的隔离双向通道，而ISO1541-Q1具有一个双向数据和一个单向时钟通道。这两个设备都支持2.5 kVrms基本隔离，并在SOIC-8（D）封装中提供。
使用标准隔离器还有其他实现I2C功能的方法。有关使用数字隔离器设计加固隔离I2C总线接口的更多详细信息，请参见此处。
离散隔离电源
除了隔离信号外，还需要隔离ADC和MCU之间的电源。在某些系统中，有降压调节器提供每侧所需的电源，在这些情况下，不需要单独产生隔离电源。但是，如果需要从MCU侧提供隔离电源来为ADC和放大器通电，则SN6501-Q1提供推挽驱动器，以驱动隔离变压器的初级，从而在次级侧提供所需的负载电流和电压。简单的整流无源器件和LDO（可选）完成图4和图5所示的隔离电源电路。
集成隔离电源
由于外部变压器的尺寸，离散隔离电源解决方案不仅在X和Y维度上，而且在高度（Z）维度上，都会消耗更大的电路板空间。图6显示了使用集成电源的数字隔离器的替代解决方案。在该解决方案中，隔离电源电路包含在隔离装置内，因此该解决方案紧凑，系统认证更容易，只需一个装置即可认证。使用离散隔离电源解决方案时，外部变压器可能更大，因此开关频率更低，发射也更低。使用集成电源解决方案时，由于变压器尺寸更小，因此与离散解决方案相比，开关频率更高，从而导致更高的发射。但是，如本申请说明所示，使用缝合电容器可以减少这些排放。
结论
数字隔离器或隔离I2C装置可用于保护BMS电池监测子电路中的低压侧和高压侧。适当隔离的选择取决于所使用的接口（SPI或I2C）。根据排放、电路板空间和设计简单性的权衡，可以选择分立或集成隔离电源。