高压采样电路设计注意事项

高压采样场景

不管在交流系统还是在直流系统的应用中，高压采样一直是一个绕不开的话题，新能源汽车中高压采样有电池包内部的总电池高压采样，高压继电器前后端高压采样，电驱母线高压采样等。

相关标准要求

高压精度要求	如《QCT897-电动汽车用电池管理系统技术条件》中规定总压采样精度要求满足±%2FS（满量程）
采样精度标准	PCB设计时耐压可以参考GB16935和GB4793等

表1

采样框图

主要包括分压电路，滤波电路，ADC（这里只是做了一个简单的示意）

图1

实际应用考虑点

图2

（1）输入电压范围与电阻电压：

因为交流或直流高压系统中电压平台相对而言都比较高，所以在电阻选型时必须要考虑到电阻的耐压等级，常规的单颗电阻的耐压等依照电阻的封装和工艺从25V到200V不等，更高的可以做到上千伏。下面列举常用的一些厂家的电阻耐压，图例中是基于常规的电阻的耐压情况，目前很多厂家也有专门针对高压采样电路的高耐压的电阻。

图3 KOA电阻

图4 国巨电阻

图5 Vishay电阻

（2）电阻材质与电阻精度

高压采样中贴片系列的电阻我们常用的电阻有薄膜电阻和厚膜电阻，当然还有其他的比如金属膜电阻，定制电阻等等，在条件允许的情况下我们可以材质级别最优的电阻类型，两者的主要区别有：1、制作工艺不同；2、精度范围不同，简单的说薄膜电阻的精度较高，厚膜电阻的精度较低，薄膜电阻的精度可以做到0.01%,而厚膜电阻做到1%以上就比较困难了,通常应用中1%和5%的电阻都是厚膜电阻；3、温漂不同，薄膜电阻的温度系数较低，阻值较稳定，薄膜电阻的温漂通常在50ppm，而厚膜电阻的温漂通常在100ppm；4、噪声性能，薄膜电阻的噪声比较低，厚膜电阻的噪声较高；5、在抗环境湿度性能方面厚膜电阻优于薄膜电阻

图6 薄膜电阻

图7薄膜电阻

（3）高压间距设计

因为输入电压较高，所以在实际应用时就不得不去考虑相邻电阻串以及走线之间的电气间隙问题，通常我们在设计中针对不同的电压平台对高压采样线之间的间距会有一定的要求，如在400V和800V系统，通常在400V系统我们会将高压走线间隙做到3.5mm以上，800V做到5mm或者更高，具体的可以参考GB16935中的爬电距离要求。列举一些厂家的高压采样电路设计，甚至一些厂家在高压采样串上涂上胶，以获得更好的抗湿度性能。

（4）电阻功率

在设计采样电路时尽量控制电阻回路的电流，防止采样电阻串过功率，当然我们在高压采样电路中的电阻一般选的都比较大，即便如此在阻值选取时也需要引起重视。

以上为一些在高压采样中比较重要的部分，关于高压采样还有很多其他的细节，需要大家在具体的设计中具体考虑。