小Q前一段韶光列举了一下行业中国产、台系、日系、欧美主流的AFE芯片，每一家芯片都有自身的技能特点、行业定位、未来方案。本日就磋商一下各家的FET驱动办法，优缺陷以及未来的方向。
仿照前端AFE是用来监控每节电池的电压、电流及温度的信息，可在必要时进行一些保护动作。MCU是保护充电掌握。根据充放电开关MOS管的位置不同，有高边驱动及低边驱动两种形式。
1、低边驱动
低边驱动优点：低边方案是目前运用比较成熟且比较随意马虎实现的方案，驱动掌握大略。可以直接由AFE掌握 多数产品也是基于低边方案设计的。目前大部分仿照前端也集成了低边驱动的能力， 比如我们上一代的经典产品 BQ769x0 系列便是采取的低边保护方案。CFET/DFET利用低压NMOS器件，本钱低、体积小、RDSon小、利用中发热量小，
缺陷则是 CFET，DFET 关断的时候，电池包的地和系统真个地不再共地， 以是一旦有保护被触发关断充放电 FET，电池端和系统端不再能够实现直接通信。若想连续实现通信， 则须要采取隔离通信，这不仅会增加本钱，同时也会增加功耗，尤其是欠压保护时，过大的通讯功耗 对付原来就欠压的电池包更是雪上加霜。因此低边方案紧张运用于对本钱更为敏感的没有繁芜通信的 产品中。
高边驱动
高边驱动上风在于电池包和ECU共地，当高边开关关断时485/CAN 通信仍保持正常，
缺陷是高边开关须要高压PMOS，本钱高、体历年夜、 RDSon大、充放电时发热严重。
3、隔离方案的产生
为理解决通信的问题，各家开始采取隔离的办法，方案衍生了以下几种（以纳芯微方案为例）
（1）方案1 利用光耦隔离实现485隔离
最早的隔离器件为光耦隔离器。在基于CMOS的数字隔离器开拓成功以前，市情上所有的隔离器件均为光耦隔离器件。下图为利用传统三个光耦隔离器实现的485隔离电路.
例如：两轮车市场电动摩托车和电动轻便摩托车用锂离子电池标准于2019年4月履行，电摩通讯速率要达到500bps旁边。此时想利用低本钱光耦是不现实的，由于光耦的本钱会随通信速率的上升而成倍增加。以是方案2就出身了
（2）方案2 利用光耦+数字隔离实现485电路隔离
485使能旗子暗记可连续利用光耦隔离器件对进行隔离，而数据旗子暗记通路则可利用高速数字隔离芯片来实现。相较于传统光耦电路，系统传输速率提高，且降落了系统繁芜度。下图为利用光耦隔离和数字隔离共同实现的485隔离电路
第二种方案由于仍旧利用了光耦，不仅扩大了PCBA的布板空间，更主要的是光耦的抗共模能力弱、功耗高档缺陷，仍极大的限定电路利用场景，同样光耦的制造工艺缘故原由，利用寿命较短，影响全体系统的利用年限，方案3的集成方案就产生了
（3）方案3 利用数字隔离器实现485电路隔离
隔离电路全部利用数字隔离器能很好的避免这些问题。下面是利用数字隔离芯片实现的485隔离电路。
该方案办理的隔离的问题，但是外围电路仍旧繁芜，须要额外的收发掌握芯片。同样的对付EMI抗滋扰，以及作为接口电路的ESD，须要额外的外围。
（4）方案4 利用NOVOSENSE 集成隔离485芯片实现485电路隔离
数字隔离芯片集成收发器只需单颗芯片即可实现，并且提高了系统的可靠性，稳定性。内部集成了一个三通道电容隔离及一个485收发器，NSi83086用于全双工485隔离，更高可达16Mbps通信速率，可极大的减小系统PCB面积，简化系统方案设计，提高系统的可靠性。同时具有低摆率的特点，能够减少EMI辐射以及由于终端匹配不当引起的反射；NSi8308x的总线接口具有±16kV的系统级打仗放电ESD保护能力。具有失落效保护电路，当吸收器输入开路、短路或者总线空闲时，吸收器将输出逻辑高电平。吸收器的输入阻抗为1/8单位负载，许可多达256个收发器挂在总线上。输出驱动器供应了超大输出电压摆幅，从而担保了更高的噪声容限。
4、高边驱动方案
高边驱动的产生
随着BCD高压工艺的遍及，对付高集成度，端口高耐压的方案彷佛得到了打破，本钱掌握也得到了很高的办理。AFE集成电荷帮也供应的技能的可行性。同样的采取隔离的分立方案对付布板空间，全体系统的安全性、可靠性、EMI供应了很大的寻衅。对付大部分系统，全体BMS会保持极低的功耗。基于冗余设计的考量，都会由单独的硬件旗子暗记，Fault和Wake旗子暗记须要额外的占用隔离通道，增加了更多的本钱。隔离电源和隔离芯片全体行业的局限性，系统仍须要极高的功耗，对付很多运用处景，隔离电源等存在的功耗是不可忽略的一部分。基于各类缘故原由高边驱动彷佛是很好的选择。以是高边驱动的DFE也是各大芯片厂商下一代竞赛的主要沙场。比较较低边保护，高边保护方案纵然在保护被触发后，电池包和系统端仍旧是共地的，因此仍旧可以实现相互之间的通信，而无需增加隔离通信， 且触发保护后断开电池正端，系统更加安全。
同样的我们以TI的BQ76952为例，对付系统构架展开解释。只管利用高边驱动能够办理很多问题，但是CFET和DFET的数量和规格受系统设计影响。但是电芯的规格决定了这样设计存在一定的不合理性，以动力电池为例，大部分电芯充电最高为3C~5C,放电10C以上。很显然充放电的电流差异太大，如果CFET和DFET数量规格一样，彷佛对CFET不公正。就产生的同口和异口的差异
（1）同口电路
同口架构的充电口和放电口共用一个端口， 缺陷是 CFET 和 DFET 的数量均须要按照充放电电流的最大值进行选型， 若充电电流和放电电流相差比较大时，比如一样平常锂电池包的充电电流要比放电电流小， 选择同口架构，则须要选择比实际须要更多的 CFET，造成不必要的摧残浪费蹂躏。
同口架构无论是充电还是放电，所有的电流都须要经由 CFET 和 DFET，会产生更多的损耗和热，一定程度上也减少了电池的有效容量。优点是不须要考虑反向电流的问题，由于 CFET 和 DFET 的背靠背连接可以阻断反向电流。此外，同口架构可以节省一根功率线和一个接线端子。
（2）异口电路
比较同口架构，异口架构可以按照实际的充放电电流须要分别选型 CFET 和 DFET 的数量和型号。并且无论是充电还是放电，都只经由一级 FET，以是损耗和发热也都更少。缺陷是须要考虑反向电流， 如经CFET 的体二极管流向充电口，或经由 DFET 的体二极管流向电芯，若要阻断这些电流路径，须要额外的电路赞助实现。
（3）高边驱动芯片面临的寻衅
虽然高边驱动办理了供地的问题，但是电荷泵本身驱动能力有限，在适配不同运用处景的同时还是存在本身的不敷之处。高边驱动由于上电瞬间全体系统的地是稳定的，但是VBAT的抖动一定影响电荷泵的驱动电压，对付FET的驱动掌握有很大的影响。只管市场很多推出16S的高边驱动，足以应对，如E-Bike，滑板车，平衡车、园林工具、户用储能等，但是对付电摩、储能，其电压常日高于 60V，则须要采取高于16串的电池包来实现更大的功率，需用采取级联架构，只管也有厂家推出针对18S、20S的DFE,如DVC1124可支持24S .这部分内容后续有韶光单独先容由于高压侧的 因此低压侧的 Vstack作为参考地的，以是高压侧的通讯须要隔离 I2C或者SPI。或者选择菊花链的形式来做，增加了部分本钱以及旗子暗记的稳定性总结
本日就大略的阐述一下高边驱动和低边驱动的演进历史，以及现在存在的优缺陷。后续盘点一下市情商的高边驱动芯片以及各家的技能特点等。总而言之，从政策法规和未来的发展趋势而言，高边驱动该当会是未来几年的主流选择。
