妄想机械人电源架构前需要思考的6个下场

移念头械人财富正在快捷睁开强盛 。妄想到 2023 年【天下机械人 2020】，机械估量市场价钱将挨近 300 亿美元，人电在不久的源架未来，制作的构前个下机械人将经由处置家喻户晓以及尚未发现的下场来处置种种市场下场 。它们所实施的需思使命已经不光仅是从 A 点挪移到 B 点：他们可凭证情景输入数据以及他们自己的使命参数做出实时抉择规画。

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为供电收集实现立异 ，妄想在相助中锋铓毕露

移念头械人财富正在快捷睁开强盛 。机械到 2023 年【天下机械人 2020】，人电估量市场价钱将挨近 300 亿美元，源架在不久的构前个下未来，制作的需思机械人将经由处置家喻户晓以及尚未发现的下场来处置种种市场下场。它们所实施的妄想使命已经不光仅是从 A 点挪移到 B 点 ：他们可凭证情景输入数据以及他们自己的使命参数做出实时抉择规画 。

供电收集具备高功率密度以及可扩展性

图 1:  DCM 转换器系列使命输入电压从 43 — 154V 不等
，机械可知足这种需要
。人电DCM3623 可经由电池为伺服驱动器 、此外实用载荷及卑劣转换器实现 24 或者 48V 的稳压配电。DCM3623 接管 36 x 23 x 7.3 毫米封装 ，可能以 90% 的功能提供 240W 的功率 。ZVS 降压稳压器或者升降压稳压器构建了 24 至 48V 路线，个别可用于为电压更低的路线供电。

提供这些功能需要机电、传感器以及处置子零星  ，但要在相助中坚持争先位置，机械人平台必需可能在有更好抉择时快捷降级这些组件。要在坚持尺寸、份量以及老本目的的同时，快捷实现这一目的，需要一个可扩展的优化供电收集 (PDN) ，知足不断变更的需要 。思考如下下场 ，将辅助您找到适宜您平台的最佳谜底。这样，您就能为您的移念头械人计划一款更好的 PDN，面临任何因使命参数变更而导致的刷新，公司都将可能接受。

01 您的电池是否针对于轻量级低斲丧配电妨碍了优化？

您会耽忧电池的经济性（老本 、供电以及运用周期）以及运用寿命（充电次数、老化），但您是否思考过您所运用的电压会不会影响妄想的部份份量？

使命颇为重大  ，凭证欧姆定律 ，您可能经由在高电压及低电流下配电来减轻线缆份量，这需要更细（更轻！）的线缆
。较细较轻的线缆与较大线缆比照，电阻也较小，可削减零星中的废热。基于这些原因 ，与 低电压的 12V 处置妄想比照 ，有良多基于 48V（致使更高！）的电池电源架构，而且尚有高功能的轻量级转换器可供抉择 ：搜罗牢靠比率 BCM 以及稳压 DCM 转换器。

02 PDN 是否针对于充电距离光阴妨碍了优化，反对于之后及未来实用载荷
？

您的平台将不断睁开：处置器速率更快 ，机电/致动器数目更多
，传感器阵列需要更多电源提供更多功能 。每一次置换一个子零星，您是否都愿望重新妄想 PDN
？

无需重新妄想 PDN ，您可能在相同的 PDN 电源电压下运用格外的并联电池来削减部份电池容量 ，以存储更多能量 。如今 ，您不需要运用差距电压重新妄想，也不需要处置全部平台的相关变更带来的纹波效应
。要优化未来的 PDN ，请抉择一个至少 48V 的高电池配电电压 ，而且所提供的放电特色可在需要为子零星供电时运用牢靠比率转换器。牢靠比率转换器是更高效、更小尺寸、 份量更轻的转换器，用于降压转换 。好比，您的 PDN 可能把这些小型模块化转换器布置在任何您需要将 48 转换为 12V 或者将 800V 转换为 SELV 电压的中间
。

03 动态负载是否给零星削减了不用要的份量 ？

为动态负载供电的一种蛮力措施是调解 PDN 配电巨细以取患上更大功率，但假如负载具备低占空比，则需要一根大线缆清晰削减份量能耐知足需要。替换大型线缆的另一种措施是在负载点临近削减当地储能 
，在临近布置一款可在需要时供电的电容器 。可是，优化 PDN 可能尚有更好的选项：牢靠比率转换器
。这些转换器不光可能像一款事实的变压器同样发挥熏染，而且还具备从输入到输入（也反对于从输入到输入）的反射电容的优势。这就象征着输入真个电容看起来就像输入真个电容，其扩展比率与转换器的转换 K 因数相同
。更轻的处置妄想将在牢靠比率转换器的输入端运用一个很小的电容值
，而不是在一款转换器前面部署一款更大的电容器
。

图 2:  搜罗草莓、苹果以及生菜在内的种种农产物正在运用自动车辆导航以及视觉识别机械人实现种植 、田间规画以及收割使命。大型无人机车辆或者配置装备部署个别由 400V 或者更高的低压 DC 电源供电 。

04 您理当拟订自主操作妄想？

自动化使命对于后退功能而言至关紧张，因此，纵然您的机械人当初由家养操作 ，某些这种由家养操作的使命未来很可能也会实现自动化 。看看当初的机械学习/家养智能硬件您就会发现 ，电源需要可能使人生畏，但 Vicor 处置妄想已经知足了这些需要。如今计划一些格外的电源功能（记住第 2 个下场 ！） ，当您豫备好将 AI 融入您的增强功能时，将辅助您轻松实现扩展。

图 3:  改善的传感器、自主性、挪移性以及家养智能（反对于深度学习）正在辅助魔难机械人取代人类，特意是在管道或者贮存罐外部等危害或者封锁空间内。

05 运用电池 ，仍是系线 ？

不要低估系留妄想的优势，特意是在使命区有限的情景下，如工场、货仓或者竞技场等。着实机械人（搜罗无人驾驶以及自主驾驶）已经开始运用系留电源零星了 ，可经由一根直径很小的线缆传输千瓦级的电源
。如下图所示
，在线缆尺寸（以及份量）相同的情景下，电压越高 ，功率越大。

图 4:  系线可反对于不断定的使命光阴 ，因此您可能将电压削减（到 400V、800V 或者更高），以凭证您的需要提供更多电源
，为平台上更普遍的功能（传感器以及数据群集等）提供反对于。尽管如允许坚持线缆的轻捷 ，但不要忘了轻量级转换器仍能为您带来更多优势（还记患上下场 1 以及下场 3 吗 ？）

图 5:  一些移念头械人需要经由系线电缆衔接至基站。在水下魔难等运用中  ，系线有助于扩展使命规模，应承在此外清静的卑劣情景中从摄像头妨碍高带宽数据传输 。线缆越细
、越轻，这些机械人使命的中间就会越深、越远，但较细的线缆会限度传统 PDN 的电源传输。

模块化措施可实现经由线缆传输更高的电压
，在不影响功率的情景下
，缩减线缆尺寸以及份量 。此外 ，Vicor 模块的小尺寸以及轻量级特色还可减轻机械人份量 ，削减实用载荷
。

06 您的模块化实现增值了吗
？

通用接口经由为机制、数据接口以及电源实现尺度化来实现模块化。在零星的 FRU 层面提供模块化，可提升现场可呵护性 。但可能在某个时候 ，您的接口可能会落伍于您的零星运用需要 。好比 ，多少十年来，12V 不断是合计机以及汽车 PDN 的尺度配电电压，但如今随着功率级的后退
 ，48V 已经开始普遍 。为了扩展模块化的价钱，您可能运用转换器
，其可在呵护接口的同时
，在 PDN 中实现高效转换。回到 48V 至 12V 示例中，NBM2317 是一个很好的产物示例，可经由双向高效转换桥接桥接 12V 以及 48V 电源 。 

图 6:  第一个供电链架构重点揭示高功能升降压稳压器 PRM 电源模块。PRM 可能以 96% 至 98% 的功能缔造一条 24V 至 48V 的中间母线 ，为伺服零星及此外卑劣电源模块供电，其中搜罗牢靠比率 NBM、ZVS 降压稳压器以及 ZVS 升降压稳压器等
。此外
，所有模块还可并联 ，实现更高功率的转换。

更好的供电方式

这 6 个下场将为您指明妄想 PDN 的道路

●   以更小的热量及品质影响实施配电

●   散漫热量，增长散热

●   应承扩展电池容量 ，消除了 PDN 对于电池电压的依赖

●   提供 PDN 可扩展性（功率 、容量以及自主操作)

●   运用通用接口来实现模块化  ，以便未来扩展容量