电路架构分析---BMW i3的采集器

2020-10-28 10:23

前面有个文章介绍了BMW i3的采集板的工艺，这次接着介绍内部电路与架构，争取这一篇就介绍完毕。

整个电路的架构拓扑如下图所示：总体来看，MCU放置在了高压电池侧，对外接口为隔离的CAN通信，这种与MODEL S的采样板架构相似；AFE采用了LTC6802－2，因为这个板子大概六七年前了，使用比较老的型号；同时它又使用了LTC6801作为冗余的监控芯片；另外，MCU的供电是从高压电池侧取电，而不是从低压12V处取电。

下面简要介绍几个主要功能电路。电源电路：电源芯片TLE7273如下图位置，它直接从高压连接器的电池取电，前面有几个类似MOS管的器件，具体型号没查到，应该是防护电路，例如防反、过压防护等；端口处的滤波电容采用两个电容串联的形式，而且摆放成90°角，防止机械应力造成两个电容同时失效，这种方式在很多厂家的产品上都有见过，例如CATL。

低压连接器处直接有一路5V输入，供电给CAN收发器与数字隔离芯片，这种输入5V的方式并不多见。另外，MCU在高压端，如果MCU存在休眠，那么就需要一个来自低压端的唤醒信号，除非MCU一直工作，就像MODEL 3的控制器一样，一直在工作。

隔离电路：存在两种隔离器件：光耦与数字隔离器Si8422AD；下图为B面的数字隔离器电路，它隔离的信号为CAN信号，具体为RXTX；高低压之间的隔离带比较明显，大概为7mm的宽度。

在T面存在两路光耦隔离电路，在光耦下面有开槽处理，增加安规距离；这两路光耦，一路为输入，一路为输出，可能是数字报警信号或者是休眠唤醒信号。

采样电路：AFE为LTC6801与LTC6802－2，主采样芯片为LTC6802－2，它的采样电路设计如下图所示：均衡电阻为56Ω／1206，使用外部的PMOS进行驱动；采样滤波电路使用的一级RC滤波，电容为共模对地接法，电阻为100Ω／0603；采样端口并联一个稳压管做防护。LTC6801除了没有均衡电路外，其他配置相同。

对于AFE的防护电路，首先它在连接器电压采样输入处，在采样通道上预留了差分电容的位置；AFE采样引脚处使用稳压二极管做热插拔或浪涌的防护；然后使用的是外部的均衡MOS（当然，与当时的AFE特性有关），这样对AFE的S脚起到了很好的保护作用；在AFE的供电处，前面串联了一个磁珠，后面使用了一个TVS并联了两个稳压管，然后供电引脚放置对地的电容。