48 V機(jī)器人的興起

48V已在許多應(yīng)用中流行起來，部分因?yàn)樵撾妷菏峭ㄓ玫淖罡甙踩妷?。與主電源供電的設(shè)備相比，這可使設(shè)計(jì)人員減少系統(tǒng)保護(hù)，并減小導(dǎo)體的尺寸(與12V供電產(chǎn)品相比)，從而減少重量、成本和功率損耗。直接由48V供電的電機(jī)通常也較小，在機(jī)器人應(yīng)用中，這支持更小和更輕的接頭，從而提高機(jī)器能效、靈巧性和可靠性，同時(shí)減輕重量和成本。這進(jìn)而為機(jī)器人應(yīng)用開辟更多潛在的機(jī)會(huì)，以提高所有行業(yè)中流程的自動(dòng)化。

48V在當(dāng)今許多應(yīng)用中非常流行，包括汽車。在許多車載設(shè)備中，48V受歡迎程度迅速超過12V，在云計(jì)算中，48V配電用于服務(wù)器背板、散熱風(fēng)扇和其他電信相關(guān)應(yīng)用。 這種普遍性意味著48V電源的設(shè)備和子系統(tǒng)是普遍可用的，這為設(shè)計(jì)人員增加了選擇范圍，并以規(guī)模經(jīng)濟(jì)降低成本。

機(jī)器人是相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)，根據(jù)應(yīng)用和功能的不同，機(jī)器人將含許多功能元素，包括聯(lián)接、圖像感知、位置感測(cè)和電機(jī)控制。 還有許多不同的電源子系統(tǒng)，包括AC-DC轉(zhuǎn)換、電池管理、DC-DC轉(zhuǎn)換、多相轉(zhuǎn)換器、負(fù)載點(diǎn)(PoL)轉(zhuǎn)換、線性調(diào)節(jié)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。這每一個(gè)領(lǐng)域都需要高能效的方案，以使機(jī)器人能夠按照設(shè)計(jì)人員的預(yù)期進(jìn)行工作。

如果我們看汽車或云計(jì)算系統(tǒng)的類似功能框圖，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)與機(jī)器人框圖有很多相似之處。這為從其他應(yīng)用到機(jī)器人的交叉電源方案帶來機(jī)會(huì)。例如，eFuse廣泛用于云計(jì)算，以支持存儲(chǔ)介質(zhì)的熱交換和冷卻設(shè)備，如風(fēng)扇。然而，在機(jī)器人應(yīng)用中，同樣的eFuse可以用來引入模塊化，從而即使在操作過程中，機(jī)器人自身也能夠根據(jù)手頭的任務(wù)交換功能塊(如工具塊)。

為48V機(jī)器人應(yīng)用提供電源方案

許多現(xiàn)代機(jī)器人應(yīng)用都使用48V總線在系統(tǒng)周圍傳輸電源。其損耗是典型的12V總線的1/16，或者允許使用更細(xì)更輕的電纜。在固定機(jī)器人安裝中，48V將由市電電源產(chǎn)生，將包含功率因數(shù)校正(PFC)前端。無人機(jī)、護(hù)理助手等移動(dòng)機(jī)器人將配備車載電池，定期從電源適配器充電。

很少有半導(dǎo)體能夠直接從48V開始工作，通常需要降至5V亞伏級(jí)水平。非隔離式PoL轉(zhuǎn)換器在此發(fā)揮重要作用，將較高的電壓轉(zhuǎn)換為IC所需的電平。在某些情況下，使用中間總線轉(zhuǎn)換器(IBC)來創(chuàng)建中間總線電壓(通常為12V)，該轉(zhuǎn)換器與PoL轉(zhuǎn)換器松散調(diào)節(jié)，將12V轉(zhuǎn)換為IC供電電壓。單級(jí)轉(zhuǎn)換越趨成為首選，現(xiàn)在可以使用許多PoL轉(zhuǎn)換器直接將48V電源軌轉(zhuǎn)換為IC電源電壓。

如所有電源方案一樣，機(jī)器人應(yīng)用的電源架構(gòu)需要高效、可靠，并提供高功率密度，以使機(jī)器人足夠小巧、靈巧，從而很好地執(zhí)行其功能。實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的關(guān)鍵是選擇合適的半導(dǎo)體以在機(jī)器人內(nèi)形成各種電源功能。

機(jī)器人電源應(yīng)用的半導(dǎo)體方案

安森美半導(dǎo)體是擁有應(yīng)用專知并投資以提供各種器件和電源產(chǎn)品的公司典范，使設(shè)計(jì)人員能夠?yàn)闄C(jī)器人應(yīng)用設(shè)計(jì)高性能電源方案。

幾乎所有電源方案中最常用的器件之一是MOSFET。安森美半導(dǎo)體的廣泛產(chǎn)品范圍包括具有多種版本的“超級(jí)結(jié)”MOSFET，可用于不同的開關(guān)類型和應(yīng)用。FAST器件在硬開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中提供高能效，而易驅(qū)動(dòng)器件既適用于硬開關(guān)應(yīng)用，又適用于軟開關(guān)應(yīng)用，可確保低電磁干擾(EMI)和降低電壓尖峰。