【導讀】自主移動機器人 (AMR) 為不同領域和行業帶來了諸多優勢，包括提高了安全性和效率。然而，為了能夠安全、獨立地工作
，這些複雜的係統需要精心集成多項技術。在開發 AMR 時，設計階段在很大程度上決定了 AMR 成功與否，因此至關重要。本博客詳細討論了 AMR 的兩個重要組件——電源和運動控製的設計注意事項，以及安森美(onsemi)提供的相應解決方案。

圖 1：安森美自主移動機器人演示

為 AMR 供電

自主移動機器人中使用的電源係統和電源組件會對其總電池壽命和工作時長產生重大影響。為 AMR 設計電源係統時要考慮的重要性能特征和參數包括：

●  能量密度

●  電壓和電流要求

●  效率

●  方案尺寸

AMR 通tong常chang使shi用yong鋰li離li子zi電dian池chi
，因yin為wei此ci類lei電dian池chi的de能neng量liang密mi度du高gao，使shi用yong時shi間jian長chang。同tong時shi
，電dian源yuan管guan理li單dan元yuan可ke調tiao節jie從cong電dian池chi到dao其qi他ta組zu件jian的de功gong率lv流liu。電dian壓ya和he電dian流liu水shui平ping通tong過guo開kai關guan轉zhuan換huan器qi和he穩wen壓ya器qi進jin行xing控kong製zhi。AMR 中的電池管理係統可監控電池的狀態、電量、溫度和電流

，以確保 AMR 安全高效地運行，而車載電池充電器的規格取決於電池類型
、容量和電壓。智能電源模塊為電機控製係統提供高功率開關。IPM 中的功率開關配有柵極驅動器，用於提供相應的信號來打開和關閉開關。功率因數校正 (PFC) 控製器可提升電源係統的總效率。安森美的 PFC 控製器非常適合 AC-DC 電源應用，比如圖騰柱無橋 PFC 前端或基於 LLC 諧振拓撲的 DC-DC 級。它們還適用於高電壓 DC-DC 功率級

，可在 AMR 中實現高效率和高密度快速電池充電器設計。

圖 2：AMR 電源解決方案

AMR 執行器的電機設計

在 AMR 中，電機驅動型執行器用於移動機器手臂和輪子，因此其選擇至關重要。AMR 需要采用效率高且緊湊輕便的高扭矩和高速執行器。選擇執行器時，需要對無刷直流 (BLDC) 電機、電機控製器、MOSFET、通用控製器板 (UCB) 和柵極驅動器等組件進行評估。

與有刷電機相比
，BLDC 電機具有多個優勢。其效率高、噪聲低且高度可靠，可以減少維護工作，因此被應用於 AMR 中。然而，控製此類電機需要複雜的算法和適當的驅動器。三相 BLDC 電機廣泛用於機器人和工業驅動器。

圖 3：AMR BLDC 電機控製解決方案

電機控製器的功能是精確控製 AMR 執行器中的電機。這些器件可完全集成（通過嵌入式控製算法）；或者
，可使用運行電機控製算法的專用微控製器單元 (MCU)。（AMR 中常見的）三相電機由功率晶體管使用脈寬調製 (PWM) 開-關信號驅動。這些開關可由矽或寬禁帶材料製成
，比如碳化矽 (SiC) 或氮化镓 (GaN)。安森美提供多個 BLDC 電機控製解決方案，包括ECS640A ecoSpin™ 電機控製器 UCB、NCP81075柵極驅動器，以及可用於加速 AMR 執行器開發的電源板。

UCB 是基於 Xilinx® Zynq®-7000 SoC 的係統級模塊 (SoM)，非常適合精密應用，也可用於先進的人工智能 (AI) 。此外
，安森美提供基於屏蔽柵極溝槽技術的 MOSFET（30V 至 150V），並提供 u8FL、SO8-FL、雙麵冷卻和頂部冷卻等封裝選項。基於 T10 技術的全新 30-40V 和 80V MOSFET 支持低壓與中壓應用。T10 器件分為兩大類別

，分別用於電源轉換和電機控製。用於電機控製的 T10M 器件提供出色的導通電阻
，UIS 能力提高 10%，並具有優異的體二極管軟恢複性能，可降低電壓尖峰並解決 EMI 問題。對於高功率應用中的三相 BLDC 電機
，安森美推薦使用基於 PTNG 技術的 MOSFET（80 V
、100 V
、120 V 和 150 V），而 NTMTSC1D6N10MC、NTMTSC4D3N15MC
、NTBLS1D5N10MC 和 NTBLS4D3N15MC MOSFET 可滿足高性能應用的要求。

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，單dan個ge係xi統tong和he組zu件jian的de選xuan擇ze可ke對dui這zhe些xie先xian進jin方fang案an的de性xing能neng與yu可ke靠kao性xing產chan生sheng顯xian著zhu影ying響xiang。安an森sen美mei可ke以yi全quan力li支zhi持chi設she計ji人ren員yuan完wan成cheng選xuan擇ze過guo程cheng
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