工業4.0 – 機器人和新興48V
發布時間:2021-07-13 來源:Ali Husain 責任編輯:wenwei
【導讀】工業機器人是“工業4.0”的重要元素。據《機器人商業評論》,國際機器人聯盟稱2018年服務機器人行業銷售額增長了32%,達到92億美元。該行業包括專業和家用機器人,例如自動導引車(AGV)、維護機器人和機器人家電(真空吸塵器、草坪設備等)。
工業、汽車和電氣/電子行業占總部署的一半以上,金屬和機械、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機器人市場,但在消費方麵,北美占全球消費機器人市場的40%,據估計,從2018年至2020年,複合年增長率(CAGR)為16%。
由於48V電源總線已普遍用於各種應用中,因其是通用的最高安全電壓。工程師可減少係統保護,從而減少重量、成本和損耗。在機器人應用中,由48V供電的電機通常也更小,這支持更小、更輕的接合,從而提高機器能效、靈巧性和可靠性,同時減少重量和成本。這創造了更多使用機器人的潛在機會,以提高所有行業的流程自動化。

機器人設計含許多功能元素,包括聯接、圖像感知、電源轉換和電機控製,具體取決於應用。還有許多不同的電源子係統,例如AC - DC轉換、DC - DC轉換、電池管理、多相轉換器、負載點(PoL)轉換、線性調節和電機驅動器。

許多現代機器人應用都使用48 V總線在係統周圍傳輸電源,是典型的12 V總線損耗的1/16,或支持使用更細更輕的電纜。在固定機器人安裝中,48V將由市電電源產生,將采用功率因數校正(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轉換器發揮重要作用,把較高的48V電源軌轉換為IC所需電壓。在某些情況下,中間總線電壓(通常為12V)是用鬆散調節的中間總線轉換器(IBC)生成,而PoL會將12V轉換為IC的電源電壓。單級轉換越趨流行,且現在有許多PoL轉換器可直接從48V電源軌轉換為IC電源電壓。

機(ji)器(qi)人(ren)應(ying)用(yong)的(de)電(dian)源(yuan)架(jia)構(gou)必(bi)須(xu)高(gao)效(xiao)可(ke)靠(kao),並(bing)提(ti)供(gong)高(gao)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)水(shui)平(ping),使(shi)機(ji)器(qi)人(ren)可(ke)以(yi)足(zu)夠(gou)小(xiao)巧(qiao)快(kuai)速(su),以(yi)很(hen)好(hao)地(di)執(zhi)行(xing)其(qi)功(gong)能(neng)。選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)是(shi)構(gou)成(cheng)機(ji)器(qi)人(ren)內(nei)各(ge)種(zhong)電(dian)源(yuan)功(gong)能(neng)的(de)關(guan)鍵(jian)。
安an森sen美mei半ban導dao體ti是shi這zhe樣yang的de公gong司si典dian範fan,擁yong有you專zhuan知zhi並bing投tou資zi以yi提ti供gong廣guang泛fan的de器qi件jian和he電dian源yuan產chan品pin,使shi設she計ji人ren員yuan能neng夠gou為wei機ji器qi人ren應ying用yong設she計ji高gao性xing能neng電dian源yuan方fang案an。我wo們men提ti供gong領ling先xian行xing業ye的de產chan品pin,以yi推tui動dong機ji器qi人ren的de最zui新xin技ji術shu趨qu勢shi。作zuo為wei全quan球qiu第di二er大daMOSFET供應商,我們在中壓市場上居於領先地位,提供30 V至150 V的最低導通電阻RDS(on)。我們廣泛的產品範圍包括 “超級結”(SJ)MOSFET,多個不同版本針對不同開關類型和應用進行了優化。 “ FAST”器件在硬開關拓撲結構中提供高能效,而“ Easy Drive”器件確保低EMI和降低電壓尖峰,硬開關和軟開關應用都適用。
我們還提供各種高壓門極驅動器,使微控製器或其他邏輯電路能直接控製MOSFET。根據電路結構,簡單的 隔離驅動器如NCD570x係列可能是適合的。

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yong於yu三san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降jiang低di電dian磁ci幹gan擾rao(EMI),而且比分立方案更小更輕。
除這些方案外,安森美半導體還提供全麵的產品陣容用於機器人電源應用,包括電子熔絲(eFuse)、PFC IC、整流器、電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)器(qi)和(he)提(ti)供(gong)輔(fu)助(zhu)電(dian)源(yuan)軌(gui)的(de)開(kai)關(guan)器(qi)件(jian)。電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)采(cai)用(yong)我(wo)們(men)的(de)零(ling)漂(piao)移(yi)技(ji)術(shu),提(ti)供(gong)一(yi)種(zhong)具(ju)成(cheng)本(ben)優(you)勢(shi)的(de)方(fang)案(an),在(zai)不(bu)斷(duan)升(sheng)高(gao)的(de)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)下(xia)保(bao)持(chi)精(jing)確(que)讀(du)數(shu)的(de)反(fan)饋(kui)。高(gao)電(dian)源(yuan)抑(yi)製(zhi)比(bi)(PSRR) 低壓降穩壓器(LDO)係列可濾除電源中的噪聲,以保持信號完整性,從而確保好的電機功能。此外,EEPROM可靠性和強固性極高,非常適合工業應用。
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