産業用ロボットは「インダストリ4.0」の重要な要素です。Robotics Business Reviewによると、2018年、国際ロボット連盟は、現在92億ドルと評価されているサービスロボット産業の市場が32%増加したとレポートしました。この業界には、自動誘導車(AGV)、メンテナンスロボット、ロボットアプライアンス(掃除機、芝刈り機など)など、業務用と家庭用の両方のロボットが含まれています。
産業部門、自動車部門、電気・電子部門は、全体の半分以上を占め、金属・機械、プラスチック、化学・食品・飲料なども大きなユーザーです。アジアは依然として産業用ロボットの世界最大の市場ですが、消費者側では北米が世界の消費者用ロボット市場の40%を占めており、2018-2020年の年平均成長率は16%と見積もられています。
48Vパワーバスは、一般的な使用では最も安全な電圧であるため、さまざまな使用で普及しています。これにより、エンジニアはシステム保護を削減し、その結果、重量、コストおよび電力損失を低減できます。ロボットアプリケーションでは、48Vで動くモータも一般的に小型であり、これによりジョイントの小型化・軽量化が可能となり、その結果、重量とコストを低減しながら、機械の効率性、機敏性、信頼性を高めることができます。これにより、あらゆる業界のプロセスの自動化を改善するために、ロボットを使用するより多くの潜在的な機会を生まれます。
ロボット設計は、用途に応じて、コネクティビティ、イメージセンシング、電力変換、およびモータ制御を含む多くの機能要素から成ります。AC/DC変換、DC/DC変換、バッテリー管理、マルチフェーズコンバータ、PoL(Point-of-Load)変換、リニアレギュレーション、モータドライバなど多くの異なる電源サブシステムがあります。
現代のロボットアプリケーションの多くは、48Vバスを利用してシステム周辺に電力を伝送します。これにより、損失が1/16になり、通常の12Vバスと比較して、より薄くて軽いケーブルを使用できます。固定型ロボットの設置では、力率補正(PFC)フロントエンドを組み込んだメインフィード型電源から48Vが生成されます。
一般的に、センシング、イメージング、コンピューティングの機能では、サブボルトレベルまで5Vの電圧が必要で。ここで、非絶縁PoLコンバータは、より高い48Vレールを、ICが必要とする電圧に変換する重要な役割を果たします。場合によっては、中間バス電圧(通常12V)は、緩やかに規制された中間バスコンバータ(IBC)を用いて生成され、PoLは12VをICの電源電圧に変換します。ますますシングルステージ変換が好まれ、多くのPoLコンバータが48VレールからIC電源電圧に直接変換できるようになりました。
ロボットアプリケーション向けの電力アーキテクチャは、効率的で信頼性が高く、高レベルの電力密度を提供する必要があります。これにより、ロボットが小型で高速に機能を実行できるようになります。適切な半導体を選択することは、ロボット内の様々な電力機能を形成するための鍵です。
オン・セミコンダクターは、設計者がロボットアプリケーション向けに高性能電源ソリューションを設計できるように、専門知識を応用し、幅広いデバイスや電源製品を提供するために投資している企業のひとつです。当社は、業界をリードする製品を提供して、ロボティクスの最新技術トレンドを推進しています。当社は、世界第2位のMOSFETサプライヤーとして、30Vから150Vまでの最小RDS(on)の製品を提供することで、中電圧市場でリーダーの地位を築いています。当社の広範な製品ラインナップには、さまざまなスイッチングタイプおよびアプリケーションに最適化された「フレーバー」を備えた「スーパージャンクション(SJ)」MOSFETが含まれます。「FAST」デバイスはハードスイッチで高効率を提供し、「Easy Drive」デバイスは、低EMIおよび低圧スパイクを保証することにより、ハードスイッチングとソフトスイッチングアプリケーションの両方に適しています。
また、マイクロコントローラまたは他のロジック回路がMOSFETを直接制御することを可能にする、幅広い高電圧ゲートドライバも提供しています。回路構成によっては、シンプルなNCD570xシリーズのような絶縁型ドライバが適している場合があります。
インテリジェントパワーモジュール(Intelligent Power Modules、IPM)のような高度に統合されたソリューションは、多くの利点をもたらします。通常、これらは、3相モータ駆動用の複数のIGBTまたはMOSFETを集積しています。ディスクリートのソリューションに比べて、これらのモジュールは、すべてのデバイスが同じ基板に搭載されているため、より優れたサーマル・パフォーマンスを提供します。また、EMIを改善し、ディスクリートのソリューションよりも小さく軽いソリューションを提供しながら、より高い電流レベルに対応できます。
これらのソリューションに加えて、オン・セミコンダクターは、eヒューズ、PFC IC、レクティファイヤ、電流センサ、および予備電力レールを提供するためのスイッチングデバイスなどの、ロボット電源アプリケーション向けの完全なポートフォリオを提供します。電流センス・オペアンプは、ゼロドリフト・テクノロジーの採用により、周囲温度の上昇に対して正確な測定値を保持するフィードバック用の低コストの・ソリューションを提供します。高PSRR LDOポートフォリオは、電源からノイズをフィルタリングし、適切なモータ機能のためにシグナルインテグリティを維持します。さらに、EEPROMは、最高クラスの信頼性と堅牢性を備えており、産業アプリケーションに理想的です。
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