機器人的迅速普及不僅限於工業領域
，到2018年為止已部署了25萬台“專業服務”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機器人被歸類為自動導引車（AGV），主要用於物流和製造業。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1,630萬台機器人，用於吸塵
、教育和研究等各種任務。

 

48 V和機器人

 

48V已yi在zai許xu多duo應ying用yong中zhong流liu行xing起qi來lai


，部bu分fen因yin為wei該gai電dian壓ya是shi通tong用yong的de最zui高gao安an全quan電dian壓ya。與yu主zhu電dian源yuan供gong電dian的de設she備bei相xiang比bi
，這zhe可ke使shi設she計ji人ren員yuan減jian少shao係xi統tong保bao護hu，並bing減jian小xiao導dao體ti的de尺chi寸cun（與12V供電產品相比）
，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。這進而為機器人應用開辟更多潛在的機會
，以提高所有行業中流程的自動化。

 

48V在當今許多應用中非常流行
，包括汽車。在許多車載設備中，48V受歡迎程度迅速超過12V
，在雲計算中，48V配電用於服務器背板、散熱風扇和其他電信相關應用。 這種普遍性意味著48V電源的設備和子係統是普遍可用的，這為設計人員增加了選擇範圍
，並以規模經濟降低成本。

 

圖1：典型機器人的高級框圖（包括電源係統）

 

機器人是相當複雜的係統，根據應用和功能的不同
，機器人將含許多功能元素
，包括聯接

、圖像感知
、位置感測和電機控製。 還有許多不同的電源子係統
，包括AC-DC轉換
、電池管理
、DC-DC轉換、多相轉換器
、負載點（PoL）轉換、線性調節和電機驅動器。這每一個領域都需要高能效的方案，以使機器人能夠按照設計人員的預期進行工作。

 

如(ru)果(guo)我(wo)們(men)看(kan)汽(qi)車(che)或(huo)雲(yun)計(ji)算(suan)係(xi)統(tong)的(de)類(lei)似(si)功(gong)能(neng)框(kuang)圖(tu)，我(wo)們(men)會(hui)發(fa)現(xian)與(yu)機(ji)器(qi)人(ren)框(kuang)圖(tu)有(you)很(hen)多(duo)相(xiang)似(si)之(zhi)處(chu)。這(zhe)為(wei)從(cong)其(qi)他(ta)應(ying)用(yong)到(dao)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)交(jiao)叉(cha)電(dian)源(yuan)方(fang)案(an)帶(dai)來(lai)機(ji)會(hui)。例(li)如(ru)，eFuse廣泛用於雲計算，以支持存儲介質的熱交換和冷卻設備，如風扇。然而，在機器人應用中，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手頭的任務交換功能塊（如工具塊）。

 

為48V機器人應用提供電源方案

 

許多現代機器人應用都使用48V總線在係統周圍傳輸電源。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將由市電電源產生
，將包含功率因數校正（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轉換器在此發揮重要作用
，將較高的電壓轉換為IC所需的電平。在某些情況下，使用中間總線轉換器（IBC）來創建中間總線電壓（通常為12V）
，該轉換器與PoL轉換器鬆散調節
，將12V轉換為IC供電電壓。單級轉換越趨成為首選，現在可以使用許多PoL轉換器直接將48V電源軌轉換為IC電源電壓。

 

如所有電源方案一樣，機器人應用的電源架構需要高效、可靠，並提供高功率密度，以使機器人足夠小巧、靈巧，從而很好地執行其功能。實現此目標的關鍵是選擇合適的半導體以在機器人內形成各種電源功能。

 

機器人電源應用的半導體方案

 

安森美半導體是擁有應用專知並投資以提供各種器件和電源產品的公司典範，使設計人員能夠為機器人應用設計高性能電源方案。

 

幾乎所有電源方案中最常用的器件之一是MOSFET。安森美半導體的廣泛產品範圍包括具有多種版本的“超級結”MOSFET
，可用於不同的開關類型和應用。FAST器件在硬開關拓撲結構中提供高能效
，而易驅動器件既適用於硬開關應用
，又適用於軟開關應用

，可確保低電磁幹擾（EMI）和降低電壓尖峰。

 

與MOSFET產品配套的是各種高壓門極驅動器，支持微控製器或其他邏輯電路直接控製MOSFET。根據電路結構，可以使用簡單的非隔離驅動器（例如安森美半導體的NCD570x係列），或者可能需要更精密的隔離方案或高邊和低邊驅動器。

 

 

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yong於yu與yu必bi要yao的de驅qu動dong器qi一yi起qi進jin行xing多duo相xiang電dian機ji驅qu動dong。這zhe些xie模mo塊kuai比bi分fen立li方fang案an提ti供gong更geng好hao的de熱re性xing能neng，因yin為wei所suo有you器qi件jian都dou貼tie裝zhuang在zai同tong一yi基ji板ban上shang。它ta們men還hai能neng夠gou處chu理li更geng高gao的de電dian流liu水shui平ping，同tong時shi改gai善shanEMI，並提供比分立方案更小更輕的方案。

 

除這些方案外，安森美半導體還為機器人電源應用提供完整的產品組合，包括eFuse、PFC IC、整流器、電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)器(qi)和(he)開(kai)關(guan)
，用(yong)於(yu)提(ti)供(gong)輔(fu)助(zhu)電(dian)源(yuan)軌(gui)。配(pei)以(yi)安(an)森(sen)美(mei)半(ban)導(dao)體(ti)業(ye)界(jie)最(zui)低(di)功(gong)耗(hao)的(de)藍(lan)牙(ya)模(mo)塊(kuai)，用(yong)於(yu)通(tong)訊(xun)
，以(yi)及(ji)各(ge)種(zhong)圖(tu)像(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)實(shi)現(xian)先(xian)進(jin)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)。

 

 

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