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工业4.0 – 机器人和新兴48 V

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 楼主 | 2021-1-5 12:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
工业4.0 – 机器人和新兴48 V

工业机器人是“工业4.0”的重要元素。据《机器人商业评论》,国际机器人联盟称2018年服务机器人行业销售额增长了32%,达到92亿美元。该行业包括专业和家用机器人,例如自动导引车(AGV)、维护机器人和机器人家电(真空吸尘器、草坪设备等)。

工业、汽车和电气/电子行业占总部署的一半以上,金属和机械、塑料、化工和食品饮料也占很大比例。亚洲仍然是全球最大的工业机器人市场,但在消费方面,北美占全球消费机器人市场的40%,据估计,从2018年至2020年,复合年增长率(CAGR)为16%。

由于48V电源总线已普遍用于各种应用中,因其是通用的最高安全电压。工程师可减少系统保护,从而减少重量、成本和损耗。在机器人应用中,由48V供电的电机通常也更小,这支持更小、更轻的接合,从而提高机器能效、灵巧性和可靠性,同时减少重量和成本。这创造了更多使用机器人的潜在机会,以提高所有行业的流程自动化。

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机器人设计含许多功能元素,包括联接、图像感知、电源转换和电机控制,具体取决于应用。还有许多不同的电源子系统,例如AC - DC转换、DC - DC转换、电池管理、多相转换器、负载点(PoL)转换、线性调节和电机驱动器。

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许多现代机器人应用都使用48 V总线在系统周围传输电源,是典型的12 V总线损耗的1/16,或支持使用更细更轻的电缆。在固定机器人安装中,48V将由市电电源产生,将采用功率因数校正(PFC)前端。

通常,感知、成像和计算功能需要降5V电压至亚伏级。非隔离型PoL转换器发挥重要作用,把较高的48V电源轨转换为IC所需电压。在某些情况下,中间总线电压(通常为12V)是用松散调节的中间总线转换器(IBC)生成,而PoL会将12V转换为IC的电源电压。单级转换越趋流行,且现在有许多PoL转换器可直接从48V电源轨转换为IC电源电压。

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机器人应用的电源架构必须高效可靠,并提供高功率密度水平,使机器人可以足够小巧快速,以很好地执行其功能。选择合适的半导体是构成机器人内各种电源功能的关键。

安森美半导体拥有专知并投资以提供广泛的器件和电源产品,使设计人员能够为机器人应用设计高性能电源方案。提供领先行业的产品,以推动机器人的最新技术趋势。作为全球第二大MOSFET供应商,安森美半导体在中压市场上居于领先地位,提供30 V至150 V的最低导通电阻RDS(on)。其产品范围包括 “超级结”(SJ)MOSFET,多个不同版本针对不同开关类型和应用进行了优化。 “ FAST”器件在硬开关拓扑结构中提供高能效,而“ Easy Drive”器件确保低EMI和降低电压尖峰,硬开关和软开关应用都适用。此外,还提供各种高压门极驱动器,使微控制器或其他逻辑电路能直接控制MOSFET。根据电路结构,简单的隔离驱动器如NCD570x系列可能更合适。

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高度集成的方案如智能功率模块(IPM)可以带来许多好处。通常,它们集成多个IGBT或MOSFET用于三相电机驱动。这些模块比分立方案提供更好的热性能,因为所有器件都贴装在同一基板上。它们还能够处理更高的电流水平,同时降低电磁干扰(EMI),而且比分立方案更小更轻。

除这些方案外,安森美半导体还提供全面的产品阵容用于机器人电源应用,包括电子熔丝(eFuse)、PFC IC、整流器、电流检测器和提供辅助电源轨的开关器件。电流检测运算放大器采用安森美的零漂移技术,提供一种具成本优势的方案,在不断升高的环境温度下保持精确读数的反馈。高电源抑制比(PSRR) 低压降稳压器(LDO)系列可滤除电源中的噪声,以保持信号完整性,从而确保好的电机功能。此外,EEPROM可靠性和强固性极高,非常适合工业应用。

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| 2021-1-5 15:11 | 显示全部楼层
matk

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hjkjk

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