电动汽车很多应用中都离不开高压电压采样，比如在BMS以及MCU（电机控制器）中都必须用到。一般MCU中只采一路就可以了，功能安全方案采两路。BMS中可能采集更多。
  高压电压采样设计相对难一点，需要高低压隔离，而且电压范围宽，还需要线性度较好。
  以下对几种常用方案做一个简要对比。

一、隔离放大器

隔离放大器常用型号有三款：

  三款隔离放大器都有高低精度两个版本。其中ACPL-C87在MCU中使用的非常广泛，得到了市场的验证。Tesla Model S中就用到了。当然，价格也是最贵的。另外两款价格应该相差不大，从手册上看比ACPL-C87性能更好。增加了一个新功能：支持高压侧电源诊断，适合做功能安全。
  ACPL-C87对高压侧电源的精度有要求，在采样精度要求较高的场合最好使用参考电压源。AMC1311内部集成了参考电压源；SI8931应该也集成了，但不是非常确定，有兴趣可以研究一下。
  这种方案电路简单，适合单路或双路采样的应用。在MCU中尤其适合，高压侧供电可共用IGBT驱动隔离电源，不需要单独做隔离电源。在信号传输路径上占用的资源较少，比如如果跨PCBA传输，只需要占用两个连接器引脚（差分传输）。软件处理非常简单。缺点在于传输的是模拟信号，不适合长距离传输。因为涉及到三级信号放大（电阻分压，隔离放大，差分放大），因此三种方案中该方案精度最差，线性度相对较差，不要单独看隔离放大器的精度，应该看整个信号采样电路的精度！

二、ADC+通信隔离

  这种方案会使用到两个集成芯片，高压电压采样在高压侧完成，然后通过数字信号（比如SPI）进行传输，在数字信号传输路径上做隔离。ADC可选性价比较高的TI产品，如果要求高性能的可选ADI的产品。数字隔离芯片可选的厂家也比较多，比如TI、ADI、Silicon Labs都有合适的产品。注意数字信号方向选择正确的前向通道与反向通道的个数。
  这种方案虽然看上去比较复杂，但如果是多路采样的场合，优势明显。因为ADC可选择多通道的。另外，这种方案精度最高，线性度好，主要误差只来源于分压电阻。并且由于是数字信号传输，路径可以相对较长。缺点是信号传输时占用资源较多（最少4个信号），软件处理相对复杂。

三、差分放大

  这种方案实际上是一种非隔离方案，电路非常简单，软件处理非常简单，线性度好。最大的优势在于成本最低，不需要隔离电源，不需要隔离通信！注意选择运放时需要选择输入失调电压与输入失调电流越小越好（uV,pA级）。

设计原理：采集一个输出范围为20V-28V的Uo电压信号到0-3.3V,才能更好利用AD模块，所以首先将Uo电压信号与20V做差分运算，将电压降到0-8V,然后通过电阻分压将8V映射到5V范围内。
方法一：
1.通过仪放将U0与20V差分运算，这里需要获取20V的基准电压和输出阻抗匹配，然后钳位输出电压在-0.7V-4.0V之间，如下述：

2.获取20V的基准电压

3.分压及输出阻抗匹配（电压跟随器）

4.输出钳位保护

方法二：
5.将Uo分压成7份，即将0-28V电压映射为0-4V，同理将+5V分压7份产生2.857V的电压基准

6.差分并放大2.887倍及钳位电路（3.3/（4-2.857）），差分直接输入给AD输入通道，不需阻抗匹配

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  在高压电压采样方案研究一文中提到，可以使用差分放大电路进行高压电压采样。如下图：

  该方案有缺陷，如下。整车车身与12V电池负极连接到一起，同属于低压电路，我们可以称之为大地。没有绝对的绝缘体，电池包的外壳绝缘材料，线速，Y电容等等，可以等效成一个电阻，只不过这个电阻很大。并且这个电阻会随着车身环境状况改变，比如电池包进水可能就会出现绝缘电阻变小。

  单纯看差分采样电路是没问题的，如果放到整车环境中，该电路变成了如下图模型。当绝缘电阻Rip与Rin不相等时，电路的放大倍数不再是R2/R1 。
  S1是模拟主动放电的开关，放电电阻为100Ω，DCLink电容初始电压为400V。仿真开始1ms后，主动放电开关闭合，给DCLink电容放电。为了便于做比较，将电压v(p,n)，也就是电容两端电压缩小了100倍。可以看到电容电压开始下降，但采样输出v(out)并没有随输入下降而立即下降。也就是说此时母线电压采样是不准的。


  另外整车有绝缘检测电路，一种典型的方法就是不平衡电桥，也就是在高压正负极与地并联电阻，如下示意图。当开关S1或S2闭合时，就改变了整车的绝缘，上述采样电路就可能出现采样不准的问题。