48V機器人的興起
發(fā)布時間:2020-02-21 來源:安森美半導(dǎo)體公司營銷及戰(zhàn)略Ali Husain 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】工業(yè)機器人是第四次工業(yè)革命(即“工業(yè)4.0”)的重要元素,這些設(shè)備聯(lián)接到系統(tǒng)和遠程傳感器,構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的重要組成部分—工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)。 據(jù)國際機器人聯(lián)盟(IFR)(www.ifr.org)的數(shù)據(jù),2018年部署了近250萬臺工業(yè)機器人,且這個數(shù)字以每年超過40萬臺的速度增長。其中,工業(yè),汽車和電氣/電子行業(yè)占總部署的一半以上,金屬和機械、塑料、化工和食品飲料也是重要用戶。 所有工業(yè)機器人中約有75%部署在中國、日本、美國、韓國和德國。
機器人的迅速普及不僅限于工業(yè)領(lǐng)域,到2018年為止已部署了25萬臺“專業(yè)服務(wù)”機器人。這是驚人的增長,年增率超過60%。五分之二已部署的服務(wù)機器人被歸類為自動導(dǎo)引車(AGV),主要用于物流和制造業(yè)。個人和家用機器人市場的增長速度相似(約為60%),目前包括約1,630萬臺機器人,用于吸塵、教育和研究等各種任務(wù)。
48 V和機器人
48V已在許多應(yīng)用中流行起來,部分因為該電壓是通用的最高安全電壓。與主電源供電的設(shè)備相比,這可使設(shè)計人員減少系統(tǒng)保護,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供電的電機通常也較小,在機器人應(yīng)用中,這支持更小和更輕的接頭,從而提高機器能效、靈巧性和可靠性,同時減輕重量和成本。這進而為機器人應(yīng)用開辟更多潛在的機會,以提高所有行業(yè)中流程的自動化。
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)計人員增加了選擇范圍,并以規(guī)模經(jīng)濟降低成本。
圖1:典型機器人的高級框圖(包括電源系統(tǒng))
機器人是相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng),根據(jù)應(yīng)用和功能的不同,機器人將含許多功能元素,包括聯(lián)接、圖像感知、位置感測和電機控制。 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、負載點(PoL)轉(zhuǎn)換、線性調(diào)節(jié)和電機驅(qū)動器。這每一個領(lǐng)域都需要高能效的方案,以使機器人能夠按照設(shè)計人員的預(yù)期進行工作。
如果我們看汽車或云計算系統(tǒng)的類似功能框圖,我們會發(fā)現(xiàn)與機器人框圖有很多相似之處。這為從其他應(yīng)用到機器人的交叉電源方案帶來機會。例如,eFuse廣泛用于云計算,以支持存儲介質(zhì)的熱交換和冷卻設(shè)備,如風(fēng)扇。然而,在機器人應(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機器人應(yīng)用提供電源方案
許多現(xiàn)代機器人應(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,或者允許使用更細更輕的電纜。在固定機器人安裝中,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、護理助手等移動機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,以使機器人足夠小巧、靈巧,從而很好地執(zhí)行其功能。實現(xiàn)此目標(biāo)的關(guān)鍵是選擇合適的半導(dǎo)體以在機器人內(nèi)形成各種電源功能。
機器人電源應(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)計人員能夠為機器人應(yīng)用設(shè)計高性能電源方案。
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)拓撲結(jié)構(gòu)中提供高能效,而易驅(qū)動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。
與MOSFET產(chǎn)品配套的是各種高壓門極驅(qū)動器,支持微控制器或其他邏輯電路直接控制MOSFET。根據(jù)電路結(jié)構(gòu),可以使用簡單的非隔離驅(qū)動器(例如安森美半導(dǎo)體的NCD570x系列),或者可能需要更精密的隔離方案或高邊和低邊驅(qū)動器。
高度集成的方案如智能功率模塊(IPM)和汽車電源模塊(APM),帶來了許多好處。通常,它們將集成多個MOSFET用于與必要的驅(qū)動器一起進行多相電機驅(qū)動。這些模塊比分立方案提供更好的熱性能,因為所有器件都貼裝在同一基板上。它們還能夠處理更高的電流水平,同時改善EMI,并提供比分立方案更小更輕的方案。
除這些方案外,安森美半導(dǎo)體還為機器人電源應(yīng)用提供完整的產(chǎn)品組合,包括eFuse、PFC IC、整流器、電流檢測器和開關(guān),用于提供輔助電源軌。配以安森美半導(dǎo)體業(yè)界最低功耗的藍牙模塊,用于通訊,以及各種圖像傳感器實現(xiàn)先進機器視覺。
推薦閱讀:
特別推薦
- 復(fù)雜的RF PCB焊接該如何確保恰到好處?
- 電源效率測試
- 科技的洪荒之力:可穿戴設(shè)備中的MEMS傳感器 助運動員爭金奪銀
- 輕松滿足檢測距離,勞易測新型電感式傳感器IS 200系列
- Aigtek推出ATA-400系列高壓功率放大器
- TDK推出使用壽命更長和熱點溫度更高的全新氮氣填充三相交流濾波電容器
- 博瑞集信推出低噪聲、高增益平坦度、低功耗 | 低噪聲放大器系列
技術(shù)文章更多>>
- 貿(mào)澤電子、Silicon Labs和Arduino聯(lián)手贊助2024 Matter挑戰(zhàn)賽比賽現(xiàn)已開放報名
- 貿(mào)澤與Qorvo攜手推出全新電子書探索智能家居的聯(lián)網(wǎng)需求和所需的技術(shù)
- 儲能系統(tǒng):如何輕松安全地管理電池包
- 基于GD32F407VET6主控芯片的永磁同步電機控制器設(shè)計
- 如何選擇和應(yīng)用機電繼電器實現(xiàn)多功能且可靠的信號切換
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
交流電機
腳踏開關(guān)
接觸器接線
接近開關(guān)
接口IC
介質(zhì)電容
介質(zhì)諧振器
金屬膜電阻
晶體濾波器
晶體諧振器
晶體振蕩器
晶閘管
精密電阻
精密工具
景佑能源
聚合物電容
君耀電子
開發(fā)工具
開關(guān)
開關(guān)電源
開關(guān)電源電路
開關(guān)二極管
開關(guān)三極管
科通
可變電容
可調(diào)電感
可控硅
空心線圈
控制變壓器
控制模塊