在現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)中，無論是類人機(jī)器人嘗試穿針引線，還是協(xié)作機(jī)器人（cobot）在食品加工廠處理易碎品，極輕微的計算錯誤都可能導(dǎo)致任務(wù)失敗。因此，機(jī)器人對精度的要求極高。隨著技術(shù)的進(jìn)步，電流和電壓檢測技術(shù)的發(fā)展為機(jī)器人處理復(fù)雜任務(wù)的能力帶來了顯著提升，同時也加快了轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度，使機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)更平滑、更類人化的運(yùn)動。

功能隔離式轉(zhuǎn)換器在這一過程中發(fā)揮了重要作用。它讓機(jī)器人能夠在更小的設(shè)計中實現(xiàn)更精確的電機(jī)控制，從而使機(jī)器人更智能、更安全、更高效。隨著自主移動機(jī)器人和類人機(jī)器人等設(shè)備承擔(dān)越來越復(fù)雜的任務(wù)，它們需要更長的運(yùn)行時間和更高的電源效率。精確的電流和電壓檢測測量直接影響精度和快速轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時間，進(jìn)而使機(jī)器人能夠更快、更精確地到達(dá)其目標(biāo)位置和方向。在實現(xiàn)安全導(dǎo)航和執(zhí)行突發(fā)任務(wù)（例如對負(fù)載或環(huán)境條件的變化做出反應(yīng)）時，納秒級的時間精度至關(guān)重要。這些測量結(jié)果為機(jī)器人的控制系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)，使機(jī)器人能夠即時調(diào)整其動作，確保任務(wù)執(zhí)行的精度。

然而，盡管電壓和電流檢測解決方案為當(dāng)今的機(jī)器人系統(tǒng)帶來了諸多益處，但要實現(xiàn)更高性能的感應(yīng)，仍面臨許多挑戰(zhàn)。一個普遍的難題是如何針對提供給電機(jī)的電流和電壓執(zhí)行精確的低噪聲測量。在目前的機(jī)器人系統(tǒng)中，三相逆變器以低電流或低電壓電平運(yùn)行，并產(chǎn)生瞬態(tài)噪聲，可能會干擾現(xiàn)有非隔離式傳感器測量的精度。

在設(shè)計具有精細(xì)運(yùn)動技能的機(jī)器人時，較慢的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和較不精確的運(yùn)動可能會帶來巨大的挑戰(zhàn)，而執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)正需要以非常平滑且可控的方式實施這些技能。設(shè)計工程師面臨的另一個挑戰(zhàn)是許多機(jī)器人（包括移動機(jī)器人）都由電池供電，因此很難在保持性能的同時優(yōu)化能效。功率不足還會導(dǎo)致系統(tǒng)故障、任務(wù)持續(xù)時間有限和運(yùn)營成本增加。

除了性能方面的挑戰(zhàn)之外，緊湊型類人機(jī)器人中用于附加傳感電路的空間也有限。在不顯著增加模塊尺寸或系統(tǒng)重量的情況下，集成電流檢測和電壓檢測電路可能是一大難題。進(jìn)行機(jī)器人設(shè)計時，需要在高壓和低壓域中隔離電源和控制電路。要防止發(fā)生短路事件或出現(xiàn)過壓情況，就需要快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)這些故障，以避免損壞其他元件。

為了克服傳統(tǒng)機(jī)器人在設(shè)計方面的挑戰(zhàn)，德州儀器的功能隔離式轉(zhuǎn)換器使設(shè)計人員能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)的轉(zhuǎn)矩操作和精確的電機(jī)控制，同時在低于60V的緊湊設(shè)計中保持小尺寸和低成本。AMC0106M05和AMC0106M25功能隔離式Δ-Σ電流感應(yīng)調(diào)制器以及AMC0136功能隔離式電壓感應(yīng)調(diào)制器可實現(xiàn)更精確的電流和電壓測量。與如今的8位到11位模擬解決方案相比，這些器件具有12到14個有效位數(shù)（ENOB），測量精度的提高可以改進(jìn)對低電流和電壓電平的測量，從而實現(xiàn)精細(xì)的機(jī)器人任務(wù)和移動。

電隔離式調(diào)制器具有150V/ns的高共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI），可改善防噪性能和系統(tǒng)級溫漂。數(shù)字接口確保脈寬調(diào)制開關(guān)不會影響測量精度。這些特性使機(jī)器人設(shè)計人員能夠使用50V/ns或更高的開關(guān)速度來實現(xiàn)高效的氮化鎵電機(jī)設(shè)計。開關(guān)柵極時，高CMTI還可以降低電源接地噪聲干擾微控制器的風(fēng)險，從而防止數(shù)據(jù)損壞和性能下降。

除了功能隔離式調(diào)制器實現(xiàn)的性能優(yōu)勢外，這些器件采用3.5mm x 2.7mm封裝，與其他增強(qiáng)型隔離式調(diào)制器解決方案相比，可將感應(yīng)解決方案的尺寸縮小50%以上。這種更小的外形尺寸還支持使用更小的印刷電路板（PCB），從而實現(xiàn)更小的機(jī)器人。AMC21C12功能隔離式比較器有助于實現(xiàn)290ns的響應(yīng)時間，以防止出現(xiàn)短路事件或過壓情況等故障。這種故障檢測速度可以通過快速關(guān)斷柵極驅(qū)動器來幫助避免系統(tǒng)中的其他元件損壞。

隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，電流和電壓檢測技術(shù)的進(jìn)步將繼續(xù)推動機(jī)器人性能的提升。通過精確的測量和快速響應(yīng)，機(jī)器人將能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境，實現(xiàn)更高效、更安全的操作。

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