電源轉(zhuǎn)換器在每個(gè)電子應(yīng)用中都扮演著越來越重要的角色，機(jī)器人技術(shù)也不例外。如今，大多數(shù)電子設(shè)備都集成了在電壓和電流水平方面具有不同功率要求的組件。這需要引入能夠提供具有不同功率水平的多個(gè)輸出電壓的功率轉(zhuǎn)換級。
    過去，功率轉(zhuǎn)換器級主要是使用基于分立元件的臨時(shí)解決方案構(gòu)建的。然而，如今，設(shè)計(jì)人員更愿意采用集成解決方案，這種解決方案使用單個(gè) IC 即可執(zhí)行電源轉(zhuǎn)換器所需的所有任務(wù)。與基于分立器件的解決方案相比，集成解決方案可提供更高的可靠性、更好的熱管理以及更小的尺寸和重量。
    功率密度驅(qū)動移動機(jī)器人應(yīng)用
    機(jī)器人技術(shù)就是一個(gè)例子，功率密集型電源轉(zhuǎn)換器被證明是不可或缺的組件。機(jī)器人包括多個(gè)具有不同電源要求的電子元件。這些包括電機(jī)（BLDC 和步進(jìn)類型）、伺服電機(jī)、處理單元（微控制器或微處理器）、各種類型的傳感器（加速度計(jì)、陀螺儀、壓力、溫度、濕度傳感器等）、用于遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控的無線接口（藍(lán)牙） 、WiFi 等），以及其他傳感器和執(zhí)行器，具體取決于具體應(yīng)用。這些電力輸送網(wǎng)絡(luò)可能非常復(fù)雜。
    高度集成的可編程組件，例如的微處理器，需要非常低的電源電壓，而傳感器和通信外圍設(shè)備則需要更高的電壓。在為電動機(jī)供電時(shí)，功率要求更高。因此，不難找到需要 4、5 或更多不同電源軌的機(jī)器人應(yīng)用。
    在小型電池供電機(jī)器人的情況下，不僅需要能夠提供多個(gè)電源，而且能夠提供高效率和低功率損耗的電源轉(zhuǎn)換器，以盡可能延長電池的續(xù)航時(shí)間。
    OLogic 是機(jī)器人革命的催化劑
    機(jī)器人領(lǐng)域的創(chuàng)新接踵而至。這一步伐由電子行業(yè)取得的進(jìn)步和能夠有效實(shí)施復(fù)雜算法（如 SLAM（同時(shí)定位和映射））的開源軟件庫的可用性來校準(zhǔn)。
    在為工業(yè)、住宅和商業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)和將機(jī)器人推向市場方面貢獻(xiàn)的公司中，我們必須提到OLogic。OLogic 總部位于加利福尼亞州圣克拉拉，是一家電子咨詢公司，在協(xié)助客戶將機(jī)器人設(shè)計(jì)推向市場方面擁有超過 18 年的經(jīng)驗(yàn)。他們廣泛的機(jī)器人知識使他們能夠在電氣、機(jī)械和工業(yè)工程以及軟件和固件工程領(lǐng)域提供支持。
    “我們?yōu)榭蛻魟?chuàng)建原型，”O(jiān)Logic 執(zhí)行官泰德·拉爾森 (Ted Larson) 說?！拔覀儞碛幸恢暾膱F(tuán)隊(duì)，可以管理機(jī)器人設(shè)計(jì)的各個(gè)方面。” 這涉及電力電子集成的知識，這是影響移動機(jī)器人的移動性、功能和電池壽命的關(guān)鍵設(shè)計(jì)因素。
    據(jù) Larson 稱，機(jī)器人行業(yè)通常將電子產(chǎn)品視為一種事后才想到的東西。有些人認(rèn)為他們可以通過購買所有現(xiàn)成的硬件設(shè)備然后將它們插在一起來逃脫懲罰。然而，這可能會很快變成紙牌屋。
    移動機(jī)器人有特殊的功率要求，需要一系列的功率水平。傳感器、伺服電機(jī)、執(zhí)行器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、通信系統(tǒng)和運(yùn)行機(jī)器人的其他組件需要不同數(shù)量的功率和功率密度。其中一些組件非常耗電，而其他組件可能僅定期運(yùn)行。這需要能夠快速、清潔且經(jīng)濟(jì)地從電池供電的電源提供電力。
    Dusty Robotics (Dusty) 是一個(gè)與 OLogic 密切合作以優(yōu)化其機(jī)器人功率分布的客戶。Dusty 總部位于加利福尼亞州山景城，為現(xiàn)代建筑行業(yè)創(chuàng)造機(jī)器人驅(qū)動的工具。
    Dusty FieldPrinter（圖 1）是一種機(jī)器人工具，可以將建筑物的圖紙直接傳輸?shù)焦ぷ鳜F(xiàn)場的地板上，通過準(zhǔn)確、全尺寸的地板布局，有助于減少計(jì)劃時(shí)間和返工成本。
    Dusty Robotics 創(chuàng)始人兼技術(shù)官 Phil Herget 說：“當(dāng)您在 CAD 模型中設(shè)計(jì)建筑物時(shí)，一切都是數(shù)字格式。今天，目前的流程是人們采用數(shù)字模型，將其打印在紙上，然后將其帶到建筑工地，在那里有人在地面上手動翻譯所有這些。”
    Dusty 制造了一個(gè)工具，一個(gè)機(jī)器人，它可以將這些圖紙非常準(zhǔn)確地打印在地面上，從而將手動過程轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字過程。
    Dusty FieldPrinter 的速度是人類的五倍，并且到規(guī)格的十六分之一英寸以內(nèi)（Dusty Robotics）
    該產(chǎn)品非常，因?yàn)樗_(dá)到了 1/16 英寸或更小的精度，相當(dāng)于 1.5 毫米或更小。根據(jù) Dusty 的說法，要達(dá)到這種精度非常具有挑戰(zhàn)性，并且需要在機(jī)器人上進(jìn)行大量的傳感器融合。此外，系統(tǒng)從外部和內(nèi)部傳感器獲取數(shù)據(jù)。然后將所有這些信息融合在一起以提供非常高的定位精度，因此機(jī)器人在任何給定時(shí)間都知道它在哪里以及它面對的方向。
    電源管理是該機(jī)器人面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。由于它是電池供電系統(tǒng)，因此需要提供盡可能長的電池壽命。根據(jù) Dusty 的說法，機(jī)器人內(nèi)部有許多不同的電源域，有許多不同的電壓需要從電池電壓有效轉(zhuǎn)換。除了傳感器之外，還有需要為所需電壓供電的整個(gè)打印機(jī)制。，由于機(jī)器人必須在工作現(xiàn)場執(zhí)行任務(wù)，因此它需要能夠以機(jī)械和電子方式適應(yīng)許多不同的天氣條件。
    Vicor 的電源轉(zhuǎn)換器
    OLogic 為這款移動機(jī)器人選擇了 Vicor 的電源轉(zhuǎn)換器，更準(zhǔn)確地說是 Vicor ZVS 降壓和降壓/升壓穩(wěn)壓器系列。
    作為 Vicor Corporation 的合作伙伴，OLogic 采用模塊化方法為機(jī)器人構(gòu)建供電網(wǎng)絡(luò) (PDN)。OLogic 意識到他們無法創(chuàng)造出與 Vicor 電源模塊具有相同運(yùn)行效率、熱效率和范圍效率的產(chǎn)品。Vicor 模塊，如 ZVS 降壓穩(wěn)壓器，還具有 97% 的額定效率并提供 200 至 300 瓦的功率，使其非常具有成本效益。
    根據(jù) OLogic 的說法，所需的電源轉(zhuǎn)換器需要能夠根據(jù)電池的充電狀態(tài)進(jìn)行降壓和升壓，以便無論充電狀態(tài)如何，它們都可以在特定的電源軌上提供一致的功率，并且不會無論設(shè)備中的其他電壓軌在做什么。
    Vicor 的 ZVS 降壓和降壓/升壓開關(guān)穩(wěn)壓器（圖 2）為設(shè)計(jì)人員提供高功率密度和靈活性，以實(shí)現(xiàn)高效負(fù)載點(diǎn) DC-DC 調(diào)節(jié)。通過集成高性能零電壓開關(guān) (ZVS) 拓?fù)洌鼈兲岣吡素?fù)載點(diǎn)性能并提供高達(dá) 98% 的電源效率。
    “Vicor ZVS Bucks 正成為我們解決各種配電問題的方法，因?yàn)閮r(jià)格低廉，而且非常有效，”Larson 說。設(shè)計(jì)機(jī)器人是一件非常非常復(fù)雜的事情。電源可能非常棘手，因此我們幾乎所有的設(shè)計(jì)都使用可靠的 Vicor 電源模塊。”
    此外，根據(jù) OLogic 的說法，ZVS 電源轉(zhuǎn)換器不會出現(xiàn)任何熱問題。由于它們的高功率轉(zhuǎn)換效率，它們在非常高的功率轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的熱量非常少。
    OLogic 可以簡化原型制作過程并使他們的客戶能夠更快地進(jìn)入市場。如今，Dusty FieldPrinter 有望徹底改變建筑行業(yè)，部分原因在于 OLogic 的支持和設(shè)計(jì)電力電子系統(tǒng)的能力。