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ÜbersichtAlle AnwendungenKategorieData LinesSchnittstellenIsolated SPI
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Isolated SPI

Auswahl von KomponentenDesign-Tipps

Merkmale

Um ICs innerhalb eines Systems kommunizieren zu lassen, eignen sich On-Board-Schnittstellen wie I2C oder SPI. Geschieht die Kommunikation aber über mehrere Platinen, oder sogar über längere Strecken hinweg, ist eine galvanisch getrennte, differentielle Lösung erforderlich. Isolated SPI bietet hierfür eine einfache Lösung mit geringem Schaltungsaufwand.

Bei der Kommunikation zwischen verschiedenen Spannungspotentialen, wie etwa bei Batteriemanagementsystemen, bestehen höhere Anforderung an die galvanische Isolation der Teilnehmer. Für diesen Fall bieten wir spezielle Signalübertrager an.

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I²C

Übertrager für Batterie Management Systeme mit integrierter Gleichtaktdrossel

Die WE-BMS-Serie isoliert die seriell angeschlossenen Komponenten des Batteriepacks und der nachfolgenden BMS-Controller voneinander und unterdrückt so eventuell auftretende Spannungsunterschiede und EMI. Das Design von Würth Elektronik bietet im Vergleich zu anderen Wettbewerbern eine deutlich größere physische Kriechstrecke, die den Marktanforderungen für diese Art von Anwendungen entspricht.

Durch die Einhaltung der physischen Distanz durch das innovative Design, unabhängig von beschichteten Leiterbahnen, kann eine hohe Systemsicherheit und Zuverlässigkeit durch besondere Robustheit gegenüber Trockenheit und Hitze erreicht werden. Für ein flaches Design und noch bessere Isolationseigenschaften werden vollisolierte Drähte verwendet.

Durch den innovativen Aufbau kann eine größere physische Kriechstecke bei gleicher Baugröße als mit dem konventionellen Design erreicht werden.
Durch den innovativen Aufbau kann eine größere physische Kriechstecke bei gleicher Baugröße als mit dem konventionellen Design erreicht werden.
Die enthaltenen Übertrager und Gleichtaktdrosseln gewährleisten die BMS Isolation und unterdrücken elektromagnetische Störungen für eine sichere Signalübertragung.
Die enthaltenen Übertrager und Gleichtaktdrosseln gewährleisten die BMS Isolation und unterdrücken elektromagnetische Störungen für eine sichere Signalübertragung.
Die WE-BMS Serie unterstützt serial Daisy Chain, isoSPI, SPI und andere Signalisolationen. Single und dual Übertrager für ein oder zwei Kanäle sind verfügbar.
Die WE-BMS Serie unterstützt serial Daisy Chain, isoSPI, SPI und andere Signalisolationen. Single und dual Übertrager für ein oder zwei Kanäle sind verfügbar.

BMS Layout Guidelines

Die Signalleitungen sollten so kurz wie möglich gehalten werden und der Übertrager sollte sich so nah wie möglich am isoSPI-Kabelstecker befinden. Ein Abstand von <2 cm wird empfohlen.
Die Signalleitungen sollten so kurz wie möglich gehalten werden und der Übertrager sollte sich so nah wie möglich am isoSPI-Kabelstecker befinden. Ein Abstand von <2 cm wird empfohlen.
Der IC sollte in einem Abstand von 1-2 cm zum Übertrager platziert werden, um magnetische Kopplung zu vermeiden.
Der IC sollte in einem Abstand von 1-2 cm zum Übertrager platziert werden, um magnetische Kopplung zu vermeiden.
Bei vier- oder mehrlagigen Leiterplatten sollte der Bereich um die BMS-Leiterbahnen, die BMS-Buchse und den Übertrager in allen Lagen freigelegt werden. Der Abstand um diesen Bereich zu Kupferflächen und Leiterbahnen sollte je nach Betriebsspannung des Systems mindestens 4 mm betragen.
Bei vier- oder mehrlagigen Leiterplatten sollte der Bereich um die BMS-Leiterbahnen, die BMS-Buchse und den Übertrager in allen Lagen freigelegt werden. Der Abstand um diesen Bereich zu Kupferflächen und Leiterbahnen sollte je nach Betriebsspannung des Systems mindestens 4 mm betragen.

Von der kleinsten bis zur größten Anwendung

Die Übertrager mit 1000 V<sub>DC</sub> Betriebsspannung sind unter anderem für kleinere Energiespeicher wie Consumer Energiespeicher und für Anwendungen mit geringeren Spannungen wie 600 V<sub>DC</sub> geeignet.
Die Übertrager mit 1000 VDC Betriebsspannung sind unter anderem für kleinere Energiespeicher wie Consumer Energiespeicher und für Anwendungen mit geringeren Spannungen wie 600 VDC geeignet.
Für Anwendungen mit großen Batteriepacks wie zum Beispiel in Energiespeichersystemen für Solar und Windparks sind BMS Übertrager mit einer Betriebsspannung von 1500 V<sub>DC</sub> und einer Prüfspannung von 6400 V<sub>DC</sub> verfügbar.
Für Anwendungen mit großen Batteriepacks wie zum Beispiel in Energiespeichersystemen für Solar und Windparks sind BMS Übertrager mit einer Betriebsspannung von 1500 VDC und einer Prüfspannung von 6400 VDC verfügbar.
Was ist ein Batterie Management System (BMS)?

Ein BMS ist ein elektronisches System, das eine wiederaufladbare Batterie mit dem Ziel überwacht, sie sicher und zuverlässig zu machen.

Funktionen eines BMS:

  • Schutz der Batterie vor dem Betrieb außerhalb ihres sicheren Betriebsbereichs
  • Überwachung des Ladezustands und des Gesundheitszustands der Batterie
  • Berechnung sekundärer Daten und Berichterstattung über diese Daten
  • Kontrolle ihrer Umgebung
  • Authentifizierung und/oder Ausgleich der Batteriezellen
Warum wird ein Übertrager in einem BMS benötigt?

Die einzelnen Zellen eines Akkupacks sind in Reihe geschaltet, ebenso wie die nachfolgenden BMS-Controller. Zwischen den in Reihe geschalteten Komponenten oder Platinen können Spannungsunterschiede und elektromagnetische Störungen auftreten. Um die Komponenten voneinander zu isolieren und EMI-Störungen zu unterdrücken, kann ein Übertrager eingesetzt werden. Daher unterstützt der WE-BMS-Übertrager die BMS-Isolierung und EMI-Störungsunterdrückung für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb.

Was ist der Teilentladungstest?

Teilentladungen sind örtlich begrenzte dielektrische Durchschläge. Eine feste Isolierung, in der während des Betriebs Teilentladungen auftreten, ist auf Dauer unzulässig.

Um die langfristige Zuverlässigkeit der Isolation sicherzustellen, führt Würth Elektronik die Teilentladungsmessung nach der IEC 60664-1 durch.

Der Test ist bestanden, wenn die Menge der Teilentladungen unter einem Grenzwert von 10 pC (Pico Coulomb) liegt.

Übertrager mit oder ohne Mittelpin?

Das Produktportfolio von Würth Elektronik bietet Übertrager mit und ohne Mittelpin. Zusätzlich zu der integrierten Gleichtaktdrossel im Übertragermodul, trägt der Mittelpin zur Unterdrückung von Gleichtaktstörungen bei. Hierzu wird ein Bypass Kondensator an den Mittelpin angeschlossen, der eine niederimpedante Groundverbindung für Gleichtaktstörungen darstellt und diese somit in Richtung Erde ableitet. Dies führt zu einer Verbesserung der isoSPI Performance. Für die Auswahl der Kondensatoren beachten Sie bitte das Datenblatt des IC Herstellers.