掃地機(jī)器人應(yīng)用解決方案

行業(yè)介紹

掃地機(jī)器人，作為智能家居設(shè)備的新興代表，近年來(lái)廣泛受到年輕人的青睞和重視，已經(jīng)逐漸成為家庭及辦公環(huán)境中的必需品。隨著各地落實(shí)新一輪消費(fèi)品以舊換新政策，家電市場(chǎng)的換新需求被激活，根據(jù)奧維云數(shù)據(jù)顯示，2024H1中國(guó)掃地機(jī)銷售額同比增長(zhǎng)19%，重回較快增長(zhǎng)通道，在整個(gè)清潔電器內(nèi)部占比達(dá)到41%，穩(wěn)坐清潔賽道頭把交椅。

應(yīng)用案例

掃地機(jī)器人的運(yùn)作主要依靠一系列的芯片和傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些芯片和傳感器負(fù)責(zé)導(dǎo)航、避障、路徑規(guī)劃以及吸塵等功能。其中，主控芯片是掃地機(jī)器人的大腦，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)機(jī)器人的各項(xiàng)動(dòng)作，包括吸塵、移動(dòng)和避障等。而傳感器則負(fù)責(zé)接收周圍環(huán)境的信息，幫助機(jī)器人做出正確的判斷，除了主控芯片和傳感器之外，掃地機(jī)器人還需要用到其他一些芯片，如音頻功放芯片、運(yùn)放芯片、電源管理芯片等。這些芯片共同協(xié)作，使掃地機(jī)器人能夠自主地完成清潔工作。

應(yīng)用框圖

LDO

LDO輸出紋波小，噪聲小，有利于掃地機(jī)器人系統(tǒng)中的處理器和部分傳感器的穩(wěn)定運(yùn)行。在輸入輸出壓差不大的情況下，LDO是電源管理方案的優(yōu)選。

AiP73XX系列電路輸入電壓范圍寬，最高可達(dá)30V,具有多個(gè)固定輸出電壓，從1.8V覆蓋至5V，且可提供高達(dá)300mA的驅(qū)動(dòng)電流，電路內(nèi)部設(shè)有過(guò)熱、過(guò)流及安全工作區(qū)補(bǔ)償?shù)裙δ?，可提供SOT-89封裝形式。

AiP76XX是一款高性能、低壓差系列線性穩(wěn)壓器。具有超低噪聲、超快響應(yīng)和高 PSRR 的特點(diǎn)，同時(shí)集成了過(guò)流保護(hù)和熱過(guò)載保護(hù)，提高了電路的可靠性。AiP76XX提供多種輸出電壓版本選項(xiàng)，包括固定版本和可調(diào)版本，在工作條件下輸出電壓精度為+2%，可提供SOT23-5/DFN4封裝形式。

電源監(jiān)控

看門狗、復(fù)位電路一般用于監(jiān)控和保護(hù)電子系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在掃地機(jī)器人中，看門狗、復(fù)位電路可以確保電源存在異常波動(dòng)或MCU程序跑飛時(shí)，及時(shí)對(duì)MCU進(jìn)行復(fù)位，使其仍能處于正常運(yùn)行狀態(tài)，避免電機(jī)等設(shè)備無(wú)法正常控制而造成損壞，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

運(yùn)放/電流檢測(cè)

在掃地機(jī)器人的方案中，運(yùn)放的核心功能是對(duì)各類傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行放大，方便對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行處理和判斷。通過(guò)運(yùn)放精準(zhǔn)檢測(cè)電池的電壓電流，能夠提供準(zhǔn)確的電池容量信息以及系統(tǒng)電流的狀態(tài)，這對(duì)于掃地機(jī)器人的電池健康狀態(tài)以及系統(tǒng)運(yùn)行可靠性極為重要。此外，運(yùn)放產(chǎn)品配合各類傳感器使用，能夠幫助掃地機(jī)器人的避障等動(dòng)作擁有更高的精準(zhǔn)度。

AiP321LV/358LV/324LV系列運(yùn)算放大器可提供低電壓操作和軌到軌輸入輸出特性，具備極好的帶寬和壓擺率。該系列運(yùn)算放大器的單位增益穩(wěn)定，輸入偏置電流低，非常適用于傳感器接口、有源濾波器等應(yīng)用，提供SOT/SOP/TSSOP/MSOP封裝形式。

AiP86XX系列為納安功耗軌到軌輸入/輸出運(yùn)算放大器,有單通道、雙通道和四通道三種選擇，增益帶寬積為有5kHz、15kHz和100kHz三種選擇。該系列電路工作電壓低至1.4V，設(shè)有關(guān)斷引腳，靜態(tài)電流低，適合電池電流檢測(cè)和傳感器調(diào)節(jié)等低頻應(yīng)用。

AiP8199系列電路是一款零漂移、雙向電流檢測(cè)放大器，該系列電路有3種固定增益可選：50V/V，100V/V，200V/V，采用零漂移架構(gòu)，失調(diào)低。典型條件下，AiP8199消耗的電源電流為110μA。可用于高、低側(cè)電流檢測(cè)，提供SOT363封裝。

模擬開(kāi)關(guān)

模擬開(kāi)關(guān)主要是采用MOS管的開(kāi)關(guān)方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)鏈路關(guān)斷或者打開(kāi)，從而完成信號(hào)選通及通斷功能。由于其功能類似于開(kāi)關(guān)，且可以傳輸模擬信號(hào)，因此稱為模擬開(kāi)關(guān)。在方案中模擬開(kāi)關(guān)負(fù)責(zé)對(duì)各類傳感器信號(hào)進(jìn)行選通，可節(jié)省ADC或IO口的使用數(shù)量。

AiP74HC4051是一款八選一模擬開(kāi)關(guān)電路，內(nèi)置3個(gè)地址選擇端（A0～A2），低有效的使能輸入端（），8路獨(dú)立的輸入/輸出端（Y0～Y7）及公共輸入/輸出端（Z）。電路內(nèi)部有8個(gè)雙向模擬開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)的一端連接到獨(dú)立的輸入/輸出（Y0～Y7）端，另一端連接到公共的輸入/輸出（Z）端。

AiP74LVC1G3157是一款二選一模擬開(kāi)關(guān)產(chǎn)品，該電路可以用于數(shù)字或模擬信號(hào)的多路復(fù)用。當(dāng)AiP74LVC1G3157電路在5V供電電壓下運(yùn)作，它具有低于6?的導(dǎo)通阻抗，能夠確保信號(hào)的高完整性。該芯片可提供超小封裝XSON6以及SOT363和SOT23-6封裝。

LED顯示驅(qū)動(dòng)

?在掃地機(jī)器人、洗地機(jī)中，常使用LED進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)指示，同時(shí)部分機(jī)型也會(huì)增加LED氛圍燈效，?為用戶提供更好的使用體驗(yàn)和視覺(jué)效果。??

AiP33504/06/10分別是4通道/6通道/10通道直驅(qū)型恒流LED列驅(qū)動(dòng)電路，可用于多種場(chǎng)合指示燈驅(qū)動(dòng)，讓設(shè)備狀態(tài)一目了然。每個(gè)通道通過(guò)軟件獨(dú)立調(diào)節(jié)輸出占空比，從而可以單獨(dú)控制通道所驅(qū)動(dòng)的LED的顯示亮度，提供SOP/MSOP/DFN/QFN等封裝形式。

AiP33629是一款9 GRID×16 SEG的低功耗高亮度恒流LED驅(qū)動(dòng)芯片，支持兩種電流調(diào)節(jié)方式，單端最大可輸出45mA，單點(diǎn)256級(jí)調(diào)光，全局64級(jí)調(diào)光，多用于RGB炫彩呼吸顯示?？商峁㏒OP32/ESOP32/LQFP32/QFN32封裝。

功放

掃地機(jī)器人擁有豐富的人機(jī)交互功能，音頻功放能夠?yàn)橛脩魩?lái)更好的體驗(yàn)以及產(chǎn)品附加值。

AiP1350是一款最大輸出4W的單聲道D音頻功率放大器，輸出端無(wú)需驅(qū)動(dòng)耦合電容、自舉電容和緩沖網(wǎng)絡(luò)也可正常工作，內(nèi)置過(guò)熱保護(hù)模塊。在全帶寬范圍內(nèi)降低了EMI干擾，最大限度地減少對(duì)其他部件的影響，可提供ESOP8封裝。

AiP8002D一款單聲道橋式驅(qū)動(dòng)的音頻放大器，電源5V供電，總諧波失真小于1%時(shí)，可向4Ω負(fù)載提供2W的平均功率。AiP8002D設(shè)置了SD引腳，當(dāng)SD腳接至高電平時(shí)，芯片進(jìn)入關(guān)斷模式,靜態(tài)電流典型值為0.5μA。AiP8002D具有較強(qiáng)的射頻抗干擾能力，更適用帶有藍(lán)牙和WIFI模塊的應(yīng)用場(chǎng)景。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)

馬達(dá)驅(qū)動(dòng)作為掃地機(jī)器人的關(guān)鍵組成部分，主要負(fù)責(zé)提供動(dòng)力及操控設(shè)備運(yùn)動(dòng)方向。普遍采用直流無(wú)刷電機(jī)作為馬達(dá)，該電機(jī)具備高效率、低噪音以及長(zhǎng)壽命等諸多優(yōu)勢(shì)。

中微愛(ài)芯推出了雙通道H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器芯片AiP6133和單通道H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路AiP6137/6138，每個(gè)H橋的輸出驅(qū)動(dòng)器由N溝道功率MOSFET組成，用于驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)和其他感性負(fù)載，廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)控制類系統(tǒng)。

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關(guān)于中微愛(ài)芯

無(wú)錫中微愛(ài)芯電子有限公司成立于2004年，是一家以集成電路設(shè)計(jì)、測(cè)試、方案開(kāi)發(fā)、銷售和服務(wù)為主的高新技術(shù)企業(yè)，是工信部認(rèn)定的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)、國(guó)家規(guī)劃布局內(nèi)的重點(diǎn)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)。產(chǎn)品已形成MCU、LCD顯示、LED顯示、通用邏輯、信號(hào)鏈、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電源、音響、遙控器、通信、配套等多個(gè)系列近千款產(chǎn)品，覆蓋消費(fèi)電子、網(wǎng)通產(chǎn)品、工業(yè)設(shè)備、新能源、汽車電子等多個(gè)領(lǐng)域。