電源與電機控制方案如何更好應用于自主移動機器人？

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

• 能量密度

• 電壓和電流要求

• 效率

• 方案尺寸

AMR 通常使用鋰離子電池，因為此類電池的能量密度高，使用時間長。同時，電源管理單元可調(diào)節(jié)從電池到其他組件的功率流。電壓和電流水平通過開關轉換器和穩(wěn)壓器進行控制。AMR 中的電池管理系統(tǒng)可監(jiān)控電池的狀態(tài)、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(guī)格取決于電池類型、容量和電壓。智能電源模塊為電機控制系統(tǒng)提供高功率開關。IPM 中的功率開關配有柵極驅(qū)動器，用于提供相應的信號來打開和關閉開關。功率因數(shù)校正 (PFC) 控制器可提升電源系統(tǒng)的總效率。安森美的 PFC 控制器非常適合 AC-DC 電源應用，比如圖騰柱無橋 PFC 前端或基于 LLC 諧振拓撲的 DC-DC 級。它們還適用于高電壓 DC-DC 功率級，可在 AMR 中實現(xiàn)高效率和高密度快速電池充電器設計。

在 AMR 中，電機驅(qū)動型執(zhí)行器用于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(zhí)行器。選擇執(zhí)行器時，需要對無刷直流 (BLDC) 電機、電機控制器、MOSFET、通用控制器板 (UCB) 和柵極驅(qū)動器等組件進行評估。

圖 3：AMR BLDC 電機控制解決方案

電機控制器的功能是精確控制 AMR 執(zhí)行器中的電機。這些器件可完全集成（通過嵌入式控制算法），或者可使用運行電機控制算法的專用微控制器單元 (MCU)。（AMR 中常見的）三相電機由功率晶體管使用脈寬調(diào)制 (PWM) 開-關信號驅(qū)動，這些開關可由硅或?qū)捊麕Р牧现瞥?，比如碳化?(SiC) 或氮化鎵 (GaN)。安森美提供多個 BLDC 電機控制解決方案，包括 ECS640A ecoSpin 電機控制器 UCB、NCP81075 柵極驅(qū)動器，以及可用于加速 AMR 執(zhí)行器開發(fā)的電源板。

要打造靈活而智能的自主移動機器人，電源和運動控制技術發(fā)揮的作用很關鍵。隨著時間推移，單個系統(tǒng)和組件的選擇可對這些先進方案的性能與可靠性產(chǎn)生顯著影響。安森美可以全力支持設計人員完成選擇過程，確保 AMR 能夠充分發(fā)揮其潛能。欲了解有關 AMR 的更多信息，請點擊“閱讀原文”下載我們的白皮書：“自主移動機器人的解決方案和注意事項”。