5.0kVrms耐压高性能隔离电流检测助力充电桩加速起飞

时间： 2019-07-03 来源：世强

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充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。

充电桩结构框图

图1：充电桩结构框图

由上框图，我们可以看出充电桩功率部分的结构主体为交流经AC转DC，后经高频变压器，整流滤波后给电池充电。其中，AC转DC部分，分为AC转DC和DC转DC部分。AC转DC部分，市场上较多采用交错PFC和VIENNA三电平整流设计，采用这两种方式主要目的在于获得高效率。DC转DC部分，采用高频变压器隔离，主拓扑多采用全桥拓扑或是全桥LLC。

充电桩原理框图

图2：充电桩原理框图

图2为采用交错PFC和全桥拓扑的充电桩方案原理框图，交流电经过整流后变为直流电，经过PFC升压，再经过DC TO DC 隔离转换得到输出电压，提供给汽车充电。主控MCU通过对强电侧电压电流信息的采样监控，控制功率器件的开通与关断，保障系统安全可靠运行。

在充电桩设计中，经常困扰工程师的一大难题就是，怎么能实现高精度且成本较低的电流采样方案。以前实现电流采样的方案多采用霍尔电流传感器。在实际设计中，工程师们发现，霍尔电传感器经常被干扰，导致采样电流误差较大。较大误差的电流采样信号，导致工程师们无法设计精度高的最大功率保护点、短路电流保护点，以及无法实现在此功能上的扩展功能。

为了解决上述难题，SILICON LABS推出了具有隔离功能的电流采样方案Si8920电位隔离模拟放大器。其低压差分输入理想适用于测量分流器电阻两端的电压或必须把传感器与控制系统隔离。输出是放大 8.1 倍或 16.2 倍的差分模拟信息。

Si8920的极低信号延迟允许控制系统快速对故障状况或负载变化做出反应。低偏移和增益漂移确保在整个运行温度范围内保持精确度。极高的共模瞬态抗扰度意味着Si8920即使在大功率开关（如电机驱动系统或逆变器中）的情况下也能进行精确地测量。

Si8920隔离放大器采用 Silicon Labs的专利隔离技术。其每个UL1577支持高达5.0 kVrms的耐受电压。该技术与其他隔离技术相比，具有更高的性能，降低因高温或老化造成的变化，更紧密的零件匹配，以及更长的使用寿命。

图3：Si8920的典型应用路

Si8920 特点：
• 0.5% 高增益精度
• –60 ppm/°C 低增益漂移
• 0.2mV 输入失调电压
• 0.75us超低信号延时
• 100kHz 宽频带宽
• –40°C 到 +125°C 工作温度范围
• 75 kV/µs 共模瞬变抑制能力
• AEC-Q100汽车级认证

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