AMR電機(jī)控制方案超強(qiáng)整理（內(nèi)附活動(dòng)中獎(jiǎng)名單）

圖 1.工業(yè)自動(dòng)化機(jī)器人的主要器件

電機(jī)控制器可以通過全整合將控制算法嵌入到器件中，或使用專用的微控制器 (MCU) 來實(shí)現(xiàn)所需的控制算法。功率 MOSFET 基于硅或?qū)捊麕Р牧希ɡ?SiC 和 GaN），可驅(qū)動(dòng)三相 BLDC 電機(jī)。

機(jī)器人需借助不同類型的傳感器來獲取環(huán)境相關(guān)信息并與之交互。典型的傳感器包括圖像傳感器、溫度傳感器、旋轉(zhuǎn)傳感器和激光雷達(dá)。這些傳感器大多數(shù)采用固態(tài)技術(shù)制造，具有成本低、可靠性高、性能長(zhǎng)期穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

此外，機(jī)器人還需要電源供應(yīng)器，并且應(yīng)由電池供電以實(shí)現(xiàn)完全自主。為此，需要用到各種不同的器件，例如電池充電器、電池和電流監(jiān)測(cè)器、負(fù)載開關(guān)和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器。

圖 2. 安森美 AMR 框圖

自主移動(dòng)機(jī)器人 (AMR) 需借助先進(jìn)的執(zhí)行器技術(shù)來精準(zhǔn)控制其運(yùn)動(dòng)軌跡，因此，為 AMR 設(shè)計(jì)選用合適的執(zhí)行器技術(shù)至關(guān)重要。做選擇時(shí)，需綜合評(píng)估無刷直流電機(jī)控制器、功率晶體管、通用控制板和柵極驅(qū)動(dòng)器等器件。接下來我們將探討 AMR 設(shè)計(jì)和開發(fā)中所使用的執(zhí)行器技術(shù)，并重點(diǎn)介紹 AMR 電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)選擇所涉及的技術(shù)細(xì)節(jié)和關(guān)鍵因素。

執(zhí)行器（例如電機(jī)）負(fù)責(zé)讓機(jī)器人的輪子或手臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，是 AMR 功能必不可少的器件。AMR 的性能要求、與系統(tǒng)的兼容性、可靠性和成本效益是器件選擇過程中的關(guān)鍵考慮因素。此外，執(zhí)行器還必須能夠提供高扭矩、高速度、高能效，并且兼具重量小、外形緊湊等特性。

BLDC 電機(jī)能效高、噪音低、壽命長(zhǎng)，此外其扭矩重量比很高，因此經(jīng)常用于 AMR，是移動(dòng)機(jī)器人的理想選擇。電機(jī)控制器可控制電機(jī)的速度和方向，其主要優(yōu)點(diǎn)是能夠精確控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。電機(jī)開發(fā)套件在 AMR 開發(fā)中不可或缺，使工程師有機(jī)會(huì)嘗試不同的電機(jī)控制策略。MOSFET 是負(fù)責(zé)切換和控制大電流的電子器件，常用在電機(jī)控制器中，用于控制流過電機(jī)繞組的電流。

通用控制板簡(jiǎn)化了將不同器件集成到單一系統(tǒng)的相關(guān)工作。柵極驅(qū)動(dòng)器控制著施加到 MOSFET 或電機(jī)控制器中其他類型晶體管的電壓和電流，是高性能電機(jī)控制應(yīng)用的理想選擇。

安森美 (onsemi)提供多種 BLDC 電機(jī)控制方案，包括ecoSpin? 電機(jī)控制器 (ECS640A)、通用控制板 (UCB)、NCP81075 柵極驅(qū)動(dòng)器和 MOSFET 三相 BLDC 電源板。ECS640A 是一款三相 BLDC 電機(jī)控制器，集成了針對(duì)低功耗優(yōu)化的 Arm? Cortex?-M0+ 微控制器和專為高壓、高速操作而設(shè)計(jì)的柵極驅(qū)動(dòng)器。UCB 是基于 Xilinx? Zynq?-7000 SoC 的系統(tǒng)模塊，適用于高端控制和 AI 應(yīng)用。NCP81075 是一款高性能雙 MOSFET 柵極驅(qū)動(dòng) IC，專為高壓、高速操作而設(shè)計(jì)，最高可驅(qū)動(dòng) 180 V MOSFET。MOSFET 電源板由四塊板組成，用于驅(qū)動(dòng)低壓和中壓三相 BLDC 電機(jī)。

安森美基于屏蔽柵極溝槽技術(shù)設(shè)計(jì)了多款 MOSFET，功率范圍涵蓋 30 V 到 150 V，此外還提供多種封裝選項(xiàng)，包括傳統(tǒng)封裝以及更緊湊、熱效率更高的雙面散熱和頂部散熱先進(jìn)封裝。基于新 T10 技術(shù)的 30 V、40 V 和 80 V MOSFET 支持低壓和中壓三相 BLDC 電機(jī)。NTMFWS0D42N04X (40 V\0.42 mQ) 和 NTMFWS1D5N08X (80 V\1.5 mQ) 均為 RDS(on) 超低的 FET，目前均已發(fā)售。

安森美提供基于 PTNG 技術(shù)的 MOSFET（80 V、100 V、120 V 和 150 V），其 Qrr 較低，適用于高功率 BLDC 電機(jī)應(yīng)用。

執(zhí)行器技術(shù)在設(shè)計(jì)和開發(fā) AMR 時(shí)的作用不容小覷。BLDC 電機(jī)、電機(jī)控制器、電機(jī)開發(fā)套件、MOSFET、通用控制板和柵極驅(qū)動(dòng)器等先進(jìn)執(zhí)行器技術(shù)有助于精確控制 AMR 的運(yùn)動(dòng)軌跡。執(zhí)行器技術(shù)仍在持續(xù)發(fā)展，我們未來有望看到更復(fù)雜、功能更強(qiáng)大的 AMR。