研究在人形机器人中应用您的gan fets的研究

人形机器人整合了许多子系统，包括伺服控制系统，电池管理系统（BMS），传感器系统和AI系统控制。当这些系统集成到人量中并无问题地执行复杂系统时，很难满足热尺寸和耗散要求。人形机器人空间最大限制的子系统是伺服控制系统。为了实现与人类运动类似的运动，在整个机器人中通常实施了大约40个伺服电机（PMSM）和控制系统。发动机分布在机器人身体的各个部位，包括脖子，躯干，手臂，腿部和脚趾。这个数字不包括手动发动机。为了模拟人手的自由功能，一只手可以集成多个微型发动机。这些发动机对这些发动机的要求取决于执行的特定功能。例如，仅驱动机器人手指的引擎需要一些当前的放大器，而驾驶臀部或腿部的发动机可能需要超过100安培。在本文中的任命：与伺服传统系统相比，伺服类人类机器人系统具有更高的控制，大小和热耗散要求的精度。本文介绍了GAN（Nitruro de Gaulo）技术对运动导体的各种好处，并展示了GAN如何解决人形机器人机器人伺服电机所面临的挑战。发动机驱动应用程序的最精确控制，发动机控制通常分为几个控制环：电流/扭矩电路，速度电路，位置环和高级别运动控制环。这些循环通常以瀑布格式找到，每个循环都有“真实的”处理要求。电流/扭矩循环是最快的控制循环。每个上升循环与上一个环的倍数一起使用，并为下游循环提供了输入参考。图1显示了典型的瀑布围场l拓扑。图1。典型的伺服电机控制环控制回路的最重要部分是当前循环。通常，FET的开关频率与当前循环相同，大约从z到32 kHz约8 k。当前的环路速度直接影响发动机控制和响应速度的精度。人形机器人中的简单作用意味着控制多个伺服电机。为了调整机器人体内的近40个发动机，而系统的稳定性，每个接头的控制精度和响应速度必须符合非常高的要求。可以通过增加电机控制电路的PWM速度和频率来满足这些要求。例如，100 kHz的开关频率（图2）可以实现高分辨率电动电流，并且电动电流的起伏较小，从而获得更精确的控制。高分辨率发动机电流波形也意味着您可以获得更好的正弦波电流，从而提高发动机操作效率智力和降低发动机加热。图2。100kHz和10kHz的PWM电动电流，此外，增加PWM开关频率可以降低CC总线冷凝器的尺寸和电容。用陶瓷电容器替换电解冷凝器可降低必须满足的总线的容量要求。目前，通过PWM信号定期从总线冷凝器中提取伺服功率级FT。随着PWM频率的增加，每单位时间消耗的负载量减少。这意味着所需的公共汽车的容量将降低。根据TIDA-010936测试，在将20 kHz的PWM频率增加到80kHz之后，可以用具有相同电容的陶瓷冷凝器代替电解式冷凝器，以获得相似的总线电压波动。与电解电容器相比，陶瓷电容器具有明显的优势。它的尺寸很小，有用的寿命很长，并且具有改善的高频特性。对于MOSFET伺服单位，PWM切换频率的增加会导致额外的额外损失，并导致驾驶员的严重热量。当开关频率从10 kHz增加到20 kHz时，MOSFET控制器将总体损失增加20％至30％。对于人形机器人来说，这是不可接受的。另外，GAN的FET具有高频的Lowas损失。在TIDA-010936测试中，板的损失为40 khgan特别适合高频方案，因为它在z和80kHz中大致相同。图3。在48 V输入电压下，DA-010936电路板的丢失与3相输出电流之间的关系是GAN能够达到如此低的开关损耗的原因是由于GAN设备的特性。 GAN设备具有小的门电容（CG）和一个小输出电容（COSS），可使切换速度比SI-MOSFET高100倍。关闭时间较短，可以及时控制工作时间，例如10-20NS时间，但是MOSFET通常需要大约一个死小时。最短的死时间可以减少变化损失。此外，尽管gan fet没有身体二极管，但通过第三个象限操作可以实现自由车轮的功能。在高频PWM方案中，MOSFET的身体二极管会导致反向恢复的巨大损失（QRR丢失）。象限的第三个操作还避免了由身体二极管引起的节点节点和EMI之间发生变化的风险，从而减少了高功率密度的人形机器人机器人中对其他设备的干扰。较小的类人机器人的关节空间有限。功率板通常是直径为5-10厘米的环PCB。此外，关节必须集成引擎，减少试剂，编码器甚至传感器。在有限的空间中，设计师达到更大的功率和更稳定的电动机控制非常重要。与MOSFET相比，GAN具有较小的RSP（比较特定的电阻，模具面积尺寸），尽管Gan与RDSON本人相比，与MOSFET相比较小。 Texas Instruments（IT）通过集成FET和门控制器进一步降低了足迹。这允许一个4.4mΩ的中型桥门控制器，仅密封到4.5 x 5.5毫米。图4。以LMG2100R026为LMG2100示例框图。该设备集成了半桥FET和半桥控制器，以支持55A的连续电流。 Integrate the controllers with fetexist many advantages to: • Reduce the zumbido of the door, make the operations more reliable • Reduce the inductance of the power circuit and the optimized package size • Reduce the size using the integrated door controllers • Integrated protected devices to compare Gans and MOSFET in designs to see the designs TIDA-010936 and TIDA-01629.如图5所示，在整个食品设备中，门控制器和GAN RSP的集成将芯片的空间降低了50％。图5。GANMOSFET TIDA-010936电源针对集成发动机48V/16A伺服驱动器和专为机器人应用设计的集成发动机的集成电机控制器的台阶GCR的舞台参考设计。使用IN241A电流检测放大器或AMC0106M05δδQU以及相电压测量和相位总线测量值的精确相电流检测，以验证没有传感器（例如InstaspInfoc™）的高级设计。该设计提供了与IT BoosterPack™兼容的3.3V I/O接口，并连接到C2000™MCU LaunchPad™开发套件或SITARA™Microcontroller，以快速，轻松地评估IT GAN技术的性能。小尺寸的Half Bridges LMG2100R044的功率阶段允许PWM高功率密度和高效率（99.3％峰值），简单的PCB设计为4 PCB的40 kHz（99.3％峰值）。它在环境周围的25°C工作。候机零反恢复减少还原降低节点节点16.6NS的振荡在m下的死时间用放大器或Ina241a使用INA241A的相位检测选项的准确性的相变畸变，而PWM排斥很高，用于困难的开发应用。评估委员会BOOSTXL -LMG2100 -MD -LMG2100增强设计设计和BOM组件的详细方案-TID -010936设计组件，参考号和绘图编号组件组件图纸-TIDA -010936详细的组件组件的详细覆盖型组件的详细覆盖了3D模型TIDA -tida -tays -010101010936 Arch Desivepc cad 2d图纸。 PCB层的绘图文件以生成PCB设计设计，其中包含有关PCB设计的信息，对控制精度和功率密度有很高的要求。 GAN可以轻松，更精确的电机控制，并具有高损失高PWM频率。高（IT）功率密度特性结合了德州仪器的集成驱动因素（IT）允许更大的尺寸减小。这些优点允许gan型电动机控制器RS成为人形机器人最受欢迎的设计，可导致更高效，稳定和更智能的机器人设计。除类人形机器人外，GAN技术也是其他类型的机器人（合作机器人，外科机器人，AGV），伺服工业系统，设备和其他需要高功率密度的应用的理想选择。