因為汽車工業繼續在混合電動汽車（HEV）中採用48V系統，車載網路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，高電壓的特性和優勢就會大大降低。
但是，瞭解到需要在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除使用電池系統外，還使用傳統的內燃機（ICE）。ICE產生的高溫通常超過125°C。為了能夠在這樣的環境中可靠運行，汽車系統及其組成部件必須能夠承受汽車電子協會（AEC）-Q100“基於封裝積體電路應力測試認證的故障機理”中定義的高溫。
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線上CTA |
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標題：您的HEV系統的溫度高達150°C？並非難題。 |
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稿件：業界首個0級AEC-Q100數位隔離器ISO7741E-Q1可説明您節省環境工作溫度超過125°C的汽車設計中的設計階段、成本和空間。 |
AEC-Q100標準概述了設計用於汽車系統的積體電路（IC）為實現可靠運行而必須滿足的規格。由於汽車系統經常會受到溫度變化的影響，因此AEC-Q100標準的關鍵規格是積體電路的環境工作溫度範圍。AEC-Q100根據不同溫度等級概述了汽車級IC的工作溫度範圍，如表1所示。
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等級 |
環境工作溫度範圍 |
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級別0（或A） |
-40°C至 +150°C |
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級別1（或Q） |
-40°C至 +125°C |
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級別2（或T） |
-40°C至 +105°C |
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級別3（或I） |
-40°C至 +85°C |
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級別4（或C） |
-40°C至 +70°C |
作為AEC-Q100定義的最寬溫度範圍，0級器件通常為高溫系統而設計（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。
由於電動汽車沒有ICE，在大多數情況下，環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級數位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路信號時的優點，特別是針對數位隔離器。數位隔離器通常用於不同的電壓域（例如48V和12V）之間，以保護低壓側電路不受高壓側電路的影響，並減少高壓共模雜訊對低壓側信號的影響。
圖1所示的啟動器/發生器 是一個示例，其中0級數字隔離器（例如ISO7741E-Q1）, 可以降低設計複雜性，同時在高溫環境中增加信號保護。在啟動器/發生器中，數位隔離器和0級控制器區域網路靈活資料速率（CAN FD）收發器（例如TCAN1044EV-Q1）可以將資料從系統的48V側傳輸到12V側。48V電氣系統緊鄰ICE；因此，48V系統上的任何溫升都會影響位於48V和12V側之間介面邊緣的隔離器。這些系統的溫度在短時間內會從125°C升高到150°C，通常受任務曲線或工作溫度曲線的限制，這因汽車製造商而異。
圖1：數位隔離器可保護48V啟動器/發生器系統的低壓側
可能會受益于更高溫度等級的數位隔離器的其他應用，包括48V混合動力汽車中的水泵、冷卻風扇、煙灰感測器和牽引逆變器。這些系統大多使用數位隔離器以及收發器（在大多數情況下為CAN、CAN FD或本地互連網路 [LIN] 通信協定）作為通信介面。圖2所示為帶有隔離器的暖通空調（HVAC）壓縮機模組，該隔離器用於從高壓側MCU到低壓側通信介面電路板的通信。
圖2：數位隔離器可保護48 V HVAC壓縮機模組的低壓側
如果數位隔離器在超過其操作限值的溫度下使用，則可能導致系統時序規格降級，倘若隔離器停止運行，則可能導致無法通信。對於像起動發電機這樣的關鍵系統，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，並使IC溫度保持在其工作限值以下。但是，精心設計的空氣冷卻系統可能會導致冷卻系統設計成本、空間和重量增加。使用能夠滿足更高環境工作溫度的積體電路可以減輕冷卻系統的負擔，使其更簡單、更具成本效益。
包括ISO7741-Q1在內的大多數合格汽車數字隔離器均滿足-40°C至125°C的1級溫度範圍要求，適用于許多汽車應用。但是，在高溫系統中，與本文中討論的用例類似，0級器件（例如ISO7741E-Q1）將為HEV/EV設計人員提供替代的數位隔離解決方案。該解決方案可減少物料清單並縮短產品上市時間，且不會損害系統性能。
其他資源
• 閱讀技術文章：“為什麼信號隔離在48V HEV/EV系統中很重要。”
