前面一章分享了人形機(jī)器人的基本框架以及每個(gè)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的國內(nèi)外廠家。從功能角度出發(fā),人形機(jī)器人主要通過采集周邊信號,通過大腦處理該信號,以及針對信號做出的相應(yīng)執(zhí)行動(dòng)作。從零部件硬件成本角度出發(fā),占大頭的為絲桿,傳感器,電機(jī)以及主芯片,其中絲杠作為機(jī)械結(jié)構(gòu)無需電子保護(hù),部分電機(jī)會(huì)在內(nèi)部串聯(lián)熱敏電阻作為過溫或過流保護(hù)。因此整個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中真正涉及過流過壓保護(hù)的主要在控制器,驅(qū)動(dòng)器以及傳感器信號采集等,相對而言在人形機(jī)器人中占比較低,但又不可忽視。
相對而言,人形機(jī)器人可以說是電機(jī)與絲桿的協(xié)同合作為主,往小了類比,掃地機(jī)器人是一個(gè)非常典型的類同產(chǎn)品,同樣涉及到信號采集與處理以及電機(jī)控制,只不過人形機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)更多更復(fù)雜,同時(shí)后續(xù)往人工智能方向發(fā)展為主。因此過壓過流保護(hù)電路可以參考掃地機(jī)器人的架構(gòu),也是圍繞著電機(jī)控制,電池供電,以及信號采集板與主控板。
人形機(jī)器人極少會(huì)帶線工作,因此內(nèi)部需要用到電池,這里就需要涉及到機(jī)器人的充電,所謂的充電鄔,以特斯拉人形機(jī)器人為例,電池容量是2kwh,因此折算過來充電功率大概率在5kw以內(nèi),主流的在1kw甚至500w以下,但未來隨著電池技術(shù)進(jìn)步以及不同功能或續(xù)航要求的提升,相信充電鄔的功率要求會(huì)隨之提升,同時(shí)大功率充電器已經(jīng)是很成熟的產(chǎn)品了,汽車充電屬于非常典型例子,兩輪車充電與機(jī)器人類似,屬于低壓電池。
電子變換除了充電還有電機(jī)控制以及電源電壓變換,都屬于直流供電,因此總結(jié)需要用到的保護(hù)器件可以參考如下,有eFuse作為高精度過壓過流保護(hù),TVS/MOV/GDT作為浪涌保護(hù),Diode Array作為信號與靜電保護(hù),保險(xiǎn)絲作為過流與短路保護(hù)。
人形機(jī)器人的電池電壓通常在48-58V之間?。目前,人形機(jī)器人普遍采用48-58V的系統(tǒng)電壓,電池組結(jié)構(gòu)以13-16串3-9并為主?,電池類型主要是鋰離子電池。
關(guān)于電池保護(hù)力特有完整的解決方案,從消費(fèi)到工業(yè)再到汽車,主要涉及過流,過壓以及過溫保護(hù)。電芯的電池管理與保護(hù)這里不做列寫,通常也是電源端口的過流保護(hù),通信線上的過壓浪涌與靜電保護(hù)。
電池外圍保護(hù)相對要多一些,比如電池包通常用MOSFET作為電源開關(guān),此MOSFET兩端可以并聯(lián)TVS來作為電路的關(guān)斷電壓尖峰抑制。對于輸出功率不大的地方可以采用三端保險(xiǎn)絲,電流較大的也可采用大電流一次性保險(xiǎn)絲,貼片最大可以做到200A,鎖螺栓就可以做到500A,同時(shí)小的供電或者信號回路也可以采用Efuse作為電路開關(guān)或者過壓過流保護(hù),具有更高精度控制。
力特在過溫保護(hù)方面有全新的產(chǎn)品TTape,類似柔性板,可以針對各個(gè)需要的溫度監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行定制,同時(shí)整個(gè)鏈路采用串聯(lián)模式,優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)極少I/O口占用,同時(shí)響應(yīng)速度快,但缺點(diǎn)是沒辦法實(shí)現(xiàn)具體故障點(diǎn)的報(bào)警,如果需要各個(gè)溫度點(diǎn)的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測,還是得用到NTC。
通信端口則有很多ESD產(chǎn)品推薦,如下羅列了比較常用的信號接口類型以及對應(yīng)的靜電產(chǎn)品推薦。
本篇文章比較簡單,主要分享比較常用的幾個(gè)功能模塊過壓與過流保護(hù)方案,這些方案在現(xiàn)有消費(fèi)類以及工業(yè)類應(yīng)用都有跡可循,人形機(jī)器人是比較熱門比較新的應(yīng)用,但底層硬件還是比較傳統(tǒng)的電機(jī)控制為主。
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原文標(biāo)題:【技術(shù)淺談】人形機(jī)器人過壓過流保護(hù)方案
文章出處:【微信號:Littelfuse_career,微信公眾號:力特奧維斯Littelfuse】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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