工業(yè)4.0 – 機(jī)器人和新興48V
發(fā)布時間:2021-07-13 來源:Ali Husain 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】工業(yè)機(jī)器人是“工業(yè)4.0”的重要元素。據(jù)《機(jī)器人商業(yè)評論》,國際機(jī)器人聯(lián)盟稱2018年服務(wù)機(jī)器人行業(yè)銷售額增長了32%,達(dá)到92億美元。該行業(yè)包括專業(yè)和家用機(jī)器人,例如自動導(dǎo)引車(AGV)、維護(hù)機(jī)器人和機(jī)器人家電(真空吸塵器、草坪設(shè)備等)。
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(jī)械、塑料、化工和食品飲料也占很大比例。亞洲仍然是全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場,但在消費方面,北美占全球消費機(jī)器人市場的40%,據(jù)估計,從2018年至2020年,復(fù)合年增長率(CAGR)為16%。
由于48V電源總線已普遍用于各種應(yīng)用中,因其是通用的最高安全電壓。工程師可減少系統(tǒng)保護(hù),從而減少重量、成本和損耗。在機(jī)器人應(yīng)用中,由48V供電的電機(jī)通常也更小,這支持更小、更輕的接合,從而提高機(jī)器能效、靈巧性和可靠性,同時減少重量和成本。這創(chuàng)造了更多使用機(jī)器人的潛在機(jī)會,以提高所有行業(yè)的流程自動化。
機(jī)器人設(shè)計含許多功能元素,包括聯(lián)接、圖像感知、電源轉(zhuǎn)換和電機(jī)控制,具體取決于應(yīng)用。還有許多不同的電源子系統(tǒng),例如AC - DC轉(zhuǎn)換、DC - DC轉(zhuǎn)換、電池管理、多相轉(zhuǎn)換器、負(fù)載點(PoL)轉(zhuǎn)換、線性調(diào)節(jié)和電機(jī)驅(qū)動器。
許多現(xiàn)代機(jī)器人應(yīng)用都使用48 V總線在系統(tǒng)周圍傳輸電源,是典型的12 V總線損耗的1/16,或支持使用更細(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,將采用功率因數(shù)校正(PFC)前端。
通常,感知、成像和計算功能需要降5V電壓至亞伏級。非隔離型PoL轉(zhuǎn)換器發(fā)揮重要作用,把較高的48V電源軌轉(zhuǎn)換為IC所需電壓。在某些情況下,中間總線電壓(通常為12V)是用松散調(diào)節(jié)的中間總線轉(zhuǎn)換器(IBC)生成,而PoL會將12V轉(zhuǎn)換為IC的電源電壓。單級轉(zhuǎn)換越趨流行,且現(xiàn)在有許多PoL轉(zhuǎn)換器可直接從48V電源軌轉(zhuǎn)換為IC電源電壓。
機(jī)器人應(yīng)用的電源架構(gòu)必須高效可靠,并提供高功率密度水平,使機(jī)器人可以足夠小巧快速,以很好地執(zhí)行其功能。選擇合適的半導(dǎo)體是構(gòu)成機(jī)器人內(nèi)各種電源功能的關(guān)鍵。
安森美半導(dǎo)體是這樣的公司典范,擁有專知并投資以提供廣泛的器件和電源產(chǎn)品,使設(shè)計人員能夠為機(jī)器人應(yīng)用設(shè)計高性能電源方案。我們提供領(lǐng)先行業(yè)的產(chǎn)品,以推動機(jī)器人的最新技術(shù)趨勢。作為全球第二大MOSFET供應(yīng)商,我們在中壓市場上居于領(lǐng)先地位,提供30 V至150 V的最低導(dǎo)通電阻RDS(on)。我們廣泛的產(chǎn)品范圍包括 “超級結(jié)”(SJ)MOSFET,多個不同版本針對不同開關(guān)類型和應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。 “ FAST”器件在硬開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中提供高能效,而“ Easy Drive”器件確保低EMI和降低電壓尖峰,硬開關(guān)和軟開關(guān)應(yīng)用都適用。
我們還提供各種高壓門極驅(qū)動器,使微控制器或其他邏輯電路能直接控制MOSFET。根據(jù)電路結(jié)構(gòu),簡單的 隔離驅(qū)動器如NCD570x系列可能是適合的。
高度集成的方案如智能功率模塊(IPM)帶來許多好處。通常,它們集成多個IGBT或MOSFET用于三相電機(jī)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,同時降低電磁干擾(EMI),而且比分立方案更小更輕。
除這些方案外,安森美半導(dǎo)體還提供全面的產(chǎn)品陣容用于機(jī)器人電源應(yīng)用,包括電子熔絲(eFuse)、PFC IC、整流器、電流檢測器和提供輔助電源軌的開關(guān)器件。電流檢測運(yùn)算放大器采用我們的零漂移技術(shù),提供一種具成本優(yōu)勢的方案,在不斷升高的環(huán)境溫度下保持精確讀數(shù)的反饋。高電源抑制比(PSRR) 低壓降穩(wěn)壓器(LDO)系列可濾除電源中的噪聲,以保持信號完整性,從而確保好的電機(jī)功能。此外,EEPROM可靠性和強(qiáng)固性極高,非常適合工業(yè)應(yīng)用。
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