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工业控制

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安森美半导体高能效方案赋能机器人创新,助力工业自动化升级
2021-05-19
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工业半自动化简单说来指从人的劳力制作转向机器人制作,牵涉到信息物理系统(CPS)、物联网(IoT)/工业物联网(IIoT)、云计算(Cloud Computing)和人工智能(AI)等多种技术,可成功实现经济提高和利润最大化,增长出产速率,并防止人的劳力在执行某些担任的工作时的安全隐患。安森美半导体为工业半自动化供给各个方面的高能效创新的半导体方案。那里面,机器人半导体方案构建框图如图1所示。

图1:工业半自动化-机器人半导体方案构建框图

图1:工业半自动化-机器人半导体方案构建框图


电机扼制
预设担任职务的人可认为合适而使用安森美半导体的无刷直流电机(BLDC)扼制器成功实现BLDC电机扼制,如高性能第二代单电机扼制器MC33035、NCV33035和MC33033 , 或也可认为合适而使用MC33039施行速度闭环扼制。 对于组成一套的功率部件,安森美半导体供给Power Trench N沟道MOSFET系列,雪崩击穿电压范围从40 V至150 V甚至于更高,具体决定于于应用。


运用一个专用的逆变器网络来驱动通用臂制动器和末端执行器的BLDC相绕组,这个逆变器系统里面含有高达150 V耐压 的Power Trench功率部件。 下表列出了安森美半导体的Trench系列分立部件的一点人员,以及引荐的三相门极(预)驱动器:

引荐的三相门极(预)驱动器

 

为了将瞬态大电流和大电压作别反馈到对噪声更敏锐的低压微处置器上,有可能需求数码隔离器;同时依据电源架构,也有可能需求隔离驱动IC。


逆变器功能局部和更高功率的应用途景可以运用智能功率板块(IPM)来成功实现,如安森美半导体的NFVA35065L32。 这款通过AEC-Q和AQG324证明的50 A交通工具级高压板块,集成了650V场截至沟槽IG变态部件,可以承担更高的感应电压尖峰。 NFVA35065L32还集成了浩博的尽力照顾功能如过流关断、欠压锁定(UVLO)、过温、过热监控以及故障遥感功能,可满意您驱动当今三相BLDC电机应用的全部要求,况且牢稳靠得住和良好的高靠得住性。 NFVA33065/34065L32作别为650 V 30 A / 40A IPM。 NFVA225 / 235 / 25012NP2T– 是1200V 25A/35A/50A IPM。


在更高的功率段上,安森美半导体推出了1200 V 25 A、35 A和50 A 的PIM板块, 供给改换器-逆变器-制动(CIB)和改换器-逆变器(CI)架构; 以及650V 50A的PIM板块, 供给改换器-逆变器-交叉PFC(CIP)架构,是工业半自动化-机器人应用的理想挑选。未来将推出1200 V级和650 V级25 A至200 A 的产品,涵盖包括Compact 和QLP-74系列,达到功率频谱全遮盖,以满意各种不一样的功率需要。下表列出了安森美半导体已推出的TMPIM板块。

安森美半导体已推出的TMPIM板块

对于更高压应用,需求认为合适而使用智能功率逆变器APM17M系列,如NXV10H250XT1 (100 V, Idmax = 250 A,1 mΩ) 和NXV10H350XT1 (100 V, Idmax = 310 A,1 mΩ)。这些个功率逆变器单元可认为合适而使用三相(3个APM17M)或六相(6个APM17M)运行。


该系列的封装预设具备低寄生电感(<25nH) 的优势,每一相都能承担较大的负载瞬变(大dI / dt),且电磁干扰(EMI)低。每个APM17M板块内里都有2个上管(MOS)和2个下管(MOS),他们可用FAN73832(625V驱动IC)来驱动。FAN73832具备+0.35A/-0.65A驱动有经验、可编程的死区时间设置,因此避免桥式电路的直通。对于每相的电流检验测定,我们可用NCV210R、NCV213R和/或NCV214R,运用它们来检验测定每相shunt 电阻上的电流, 该系列电流放大器的最大办公电压为26 V,失调电压低至35 uV,是电流的逐周期检验测定的最佳挑选。


为帮忙预设担任职务的人加速研发更高能效的电机扼制方案,安森美半导体还推出了先继续往前灵活的电机研发套件(MDK),适合使用于10 kW以内的研发应用。该板块化的综合原形样机平台涵盖通用扼制器板(UCB) 和一系列不断扩展的电机驱动评估板,软件研发支持来自Xilinx以Vivado?预设套件的方式施行高层级合成一体。


机器视物感觉
成功实现全半自动化的关键要素之一是机器能够感知四周围背景:机器能仔细查看和辨别近旁物体,并区别和鉴别下一步举动,因此维持安全和防止冲突。安森美半导体是工业机器视物感觉的领袖之一,着力于以全方位的成像方案和领先技术,赋能机器逾越人眼的视物感觉,推进工业半自动化的创新。


如下所述图所示的方案中,1/4英寸、100万像素的AR0144 CMOS图像传感器认为合适而使用最佳的第夏商周整个的局面:胸怀~快门技术,非常适合使用于机器视物感觉应用。运用超低噪声和纹波的NCP163为AR0144供给电源, 让AR0144在微光下也可以获得清楚的图像。


NCP3170同步整流Buck供给主电源输出,用于负载点 (POL) 供电 ,该降压稳压器具备3.3V/3A 的输出有经验,可为安森美半导体的其他下游部件供给丰足的电能,NCP3170也具备热关断和输出短路等一点关键特别的性质。 在DC BUS 上也可以运用电子断电丝(e-Fuse)来制约电压/电流浪涌和解决多路电源的时序问题。

图2:工业半自动化-机器人之机器视物感觉半导体块

图2:工业半自动化-机器人之机器视物感觉半导体块


激光雷达
对于微光和距离敏锐的探量观测和勘测应用,利用单光量子敏锐的高性能固态传感器或硅光电数增管(SiPM)/ 单光量子雪崩二极管(SPAD)和Microcell阵列,部署激光雷达(LiDAR) 来探量观测光和测距,可以生成所需目的的数码3D图像。因为光电数增器的高增益、高带宽厚温和高锐敏度,可生成更非常准确的图像。R系列SiPM传感器系列的人员之一ARRAYRDM-0116A10-DFN,适合使用于905/940 nm LiDAR应用,该1x16像素的阵列款式和独有特别的迅速输出,同时905 nm波长的锐敏度高于100 kA/W,这些个特别好特别的性质为工厂半自动化电子扫描供给一个行得通的解决方案。


主电源由几个开关稳压器、改换器和LDO组成,为光电数增器阵列、激光二极管、氮化镓(GaN)驱动器、摹拟前端偏置电路、时间数码改换器等供给合宜的办公电压。为了给Microcell阵列供给-24V 或-45V阴电压,可以运用 NCV898031非同步(SEPIC)升压扼制器,NCV898031集成一个MOSFET驱动器,驱动FDMC86116LZ 100V 7.5A 103mΩ Rdson MOS,升压整流局部运用超快还原的车规级二极管SURA8120T3G(1A 150V Trr<35ns)。


可认为合适而使用NCV887102D1R2G交通工具级升压IC 驱动FDMC86116LZ  MOSFET,可给激光二极管供给80 V电源。NCV890100MWTXG 降压稳压器内里集成开关MOSFET,相宜输出3.7 V和5.5 V电源,这款2 MHz开关频率的电源能够处置高达36 V的输入电压和适合使用于小尺寸的应用,是需求3.7 V或5.5 V输出电压的应用的理想挑选。


NCP59300是3A 电流输出的低噪声和低纹波线性稳压器,NCV8114ASN250T1G是高PSRR 和低静态电流的 300 mA LDO,NCV8187AMT120TAG 可以供给1. 2A输出。这些个LDO为FPGA、NC7WZ17P6X报时的钟缓和冲突器、NCV809RTRG电压监控器/微处置器和时-数改换器内的报时的钟振动器供给电源,同时这些个LDO都由NCV890100MWTXG扼制器的DC-DC降压改换器输出电源供电。


语音扼制
人工智能(AI)语音交互应用一天一天地走向流行,且在工业领域进一步渗透。可以与主机AI系统合适运用的LC823455单芯片(SoC),是32位高辩白率音频数码信号处置(DSP)内核,带有多个专有的DSP加速器(编解码器),用于音频降噪、波束成形和回声消弭。它是多核架构(2个ARM M3+1 DSP  Core),当与大规模手续连署可供给坚强雄厚的处置有经验。


NCP2823是用于驱动4 Ω至8 Ω输出扬声器的D类音频放大器,为该音频放大器供电的是NCP3170 DC-DC供给5 V电源。连署到5 V POL电源的是一系列高噪声制约有经验的线性稳压器 (LDO)--NCP170,其超低的静态电流耗费是干电池供电应用的理想挑选,为认为合适而使用支持蓝牙5的RSL10平台可成功实现设施间的互联相互沟通。


无线连接
QCS-AX-D12/QCS-AX2-D12是支持802.11ax/ac/n/a/g/b标准的双频双并发WiFi 6/6E芯片組,是业界首款支持8x8的8空间流和多用户多入多出 (MU-MIMO) 的芯片。其8 x 8 + 4 x 4 双频并发(DBDC)及OFDMA(正交频分多址)可最佳和高效地利用带宽。QCS-AX-D12/QCS-AX2-D12接入点支持达10 Gbps和八条空间流(Eight Simultaneous Spatial Streams)。


隔离电源
在电源局部,用全桥整流器GBPC3506将交流整流成直流电压,利用3通道交叉式CCM PFC IC FAN9673Q可为电源供给PF=1的高功率因子,PFC的功率MOS 引荐运用600 V30 A 的SuperFET III NTPF082N65S3F ,650V30A的SiC 二极管FFSP3065A 为PFC的整流二极管 ,SiC二极管零电流还原特别的性质成功实现了更高的速率和更好的EMC特别的性质和更低的温升 。


在500W-5KW应用中,认为合适而使用全桥LLC和次级同步整流输出还是全桥整流输出,可以取得高于95百分之百的速率,同时供给安全隔离。NCP(V)4390是认为合适而使用自适合死区时间(保持最佳的体二极管导通时间)扼制的LLC扼制器,同时集成了次级同步整流驱动信号,以成功实现最佳能效性能和最简化的外围部件。NCP(V)4390原边MOS为零电压开关(ZVS),次级端MOS/二极管为零电流开关(ZCS),以资达到功耗最小化。次级可供给多种绕组配备布置,以适合各种所需的母线间电压,如48 V母线间电压用于BLDC电机的集成电源板块,12 V用于为图像传感器、激光雷达系统、多相改换器的智能功率级(SPS)、无线电板/接收天线和语音音频处置的POL供电。


多相DC-DC改换器
需求用到多相扼制器如NCP81233,集成的MOSFET驱动器NCP5339,可视电路需求认为合适而使用e-Fuse或负载开关IC供给逆向电流尽力照顾、输入过压钳位或过流尽力照顾。


对于更高功率需要的应用,可用相位数增器NCP81162。可以运用两相或三相改换器给多核系统单芯片平台供电,如NCV81277或NCV81275A多相扼制器,配以MOSFET驱动IC如NCV3025833或NCV303150。


为开关稳压器供给5 V DC电源的是个10 A单相降压改换器,该改换器由NCV881930扼制IC, 驱动两个分立的40V78 A N沟道MOS– NVMFS5C460NL构成。剩下输出电压范围为0.75 V至3.3 V的低功率电源由NCV6323内里偿还稳压器 (集成的MOSFET和MOSFET驱动器) 供给。


总结概括
机器人是成功实现工业半自动化的关键技术之一。安森美半导体为机器人各构建块如电机扼制、机器视物感觉、激光雷达、语音扼制、无线连接、电源等供给各个方面的高能效半导体方案,支持并推进创新。

文章来自(www.ipcb.cn)爱彼电路是专业高精密PCB电路板研发生产厂家,可批量生产4-46层pcb板,电路板,线路板,高频板,高速板,HDI板,pcb线路板,高频高速板,IC封装载板,半导体测试板,多层线路板,hdi电路板,混压电路板,高频电路板,软硬结合板等

 

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