机器人智能化再升级 大联大诠鼎携安森美推精准传感与高效驱动

随着工业、协作型机器人朝向高精度、高可靠性、低功耗及高环境适应性持续升级，高效率功率驱动与精密定位传感成为设备核心竞争力。全球领先半导体零组件代理商大联大控股旗下诠鼎集团，携手智能电源与智能传感解决方案供应商安森美（onsemi）举办「安森美推动机器人实现智能化新突破——精准传感、智能驱动机器人」在线研讨会，聚焦安森美金氧半场效晶体管（MOSFET）与电感式位置编码器两大核心技术，分享机器人功率驱动、精密定位及致动器设计的关键技术与量产应用。

当高效率功率驱动成为决定机器人整体功耗、散热与续航表现的关键，编码器与致动器则影响机器人定位精度、运作稳定性、抗干扰能力及使用寿命。为此，安森美透过高效率、高可靠性的马达驱动设计与精密传感技术，协助工程师解决定位误差、信号干扰、功耗发热及印刷电路板组件（PCBA）布局困难等痛点，加速产品迭代与商业化应用。

安森美功率方案部市场推广经理高翔（Sean Gao）首先针对机器人马达驱动的技术需求，从闸极驱动设计、矽MOSFET技术发展、产品布局、制程优化及封装散热等面向，介绍安森美功率元件的技术优势与应用注意事项。

在闸极驱动优化方面，闸极驱动与米勒平台（Miller Plateau）密切相关，机器人等运作状态快速变化的应用场景，需采用优化的分段式驱动电路；在多元件并联应用中，则须严格控管临界电压及导通电阻（RDS(on)）范围，避免元件异常损坏。氮化镓（GaN）元件设计时，也需在周边增加额外保护元件，以满足相关保护需求。

在矽MOSFET技术路线与平台布局方面，安森美承袭自摩托罗拉分拆的分离式元件业务，整合矽MOSFET技术，建立完整产品布局。目前矽MOSFET已发展至T10时代，T12时代则处于研发阶段，即将推出对应电压等级的新产品。研发重点在于持续优化RDS(on)及各项电容参数，降低导通与切换损耗。

在电压产品布局策略上，安森美持续针对100V以下电压范围开发新一代矽平台，120V至150V区间则暂不进行新产品开发，主要是因为GaN在此电压范围具有显着效能优势，矽元件在闸极电荷（Qg）、输出电容电荷（Qoss）等参数上相对不利。目前120V至150V区间由PTNG时代产品提供支持，完整产品线亦涵盖T6及T8时代。

在屏蔽闸极制程方面，T10与T12时代采用屏蔽闸极技术，相较前一代，RDS(on)降低30~40%，Qg及Qoss降低约两倍，同时优化本体二极管特性，实现更柔和的反向恢复效果及更低的反向恢复电荷（Qrr），有助于降低电磁干扰（EMI）与运作损耗。T10与T12分别朝向马达驱动及切换式电源两种应用进行制程调整。

在封装与供应链支持方面，安森美提供底部散热、顶部散热及双面散热三种封装形式，满足不同机构设计及机器人关节位置的散热需求。相关元件可应用于实体人工智能机器人、自主移动机器人（AMR）、无人机、电动工具及电动堆高机等电池供电设备。针对机器人的马达驱动与电池保护应用，安森美能提供完整的矽与GaN功率元件阵容；若面临更高功率的转换需求，亦可搭配旗下领先的碳化矽（SiC）元件，为客户提供一站式的全方位解决方案。

安森美类比与混合信号事业部应用工程师田世帅（Titan Tian）介绍安森美电感式位置传感（IPS）解决方案。他指出，相较于传统光学编码器及磁性编码器，安森美电感式位置传感方案具备高精度、抗干扰及环境适应性佳等优势。

其精度可达±50角秒，芯片内建微控制器（MCU）与电子抹除式可程序唯读存储器（EEPROM），支持校准功能，配备工业标准输出界面，并具备良好的机械容差，可降低安装精度要求与组装成本。此外，该方案无须使用稀土永磁体，具备良好的抗杂散磁场干扰能力，并能耐受粉尘、油污及金属颗粒等环境污染，温度稳定性亦优于传统磁性编码器；搭配模拟设计工具，可进一步缩短产品开发时程。

电感式位置传感器可应用于旋转角度、线性位移、弧形角度及扭矩量测等多种场景，安森美NCS32100与NCV77320为其中两款核心元件，相关方案符合AEC-Q100车规标准。

其中，NCS32100锁定工业高精度应用，采用三相Y型接收架构，可进行绝对位置量测，最高转速45,000每分钟RPM（超过6,000RPM时精度会下降）。该元件内建Cortex-M0+核心MCU，校准参数存储于非挥发性存储器，工作温度范围为-40°C至85°C，具备抗温度漂移及抗污染物干扰能力。

其采用双电感定位原理，透过4MHz正弦波激发定子线圈，利用转子旋转时产生的电磁耦合变化，经由芯片信号运算取得角度位置。由于电感式传感原理不易受温度影响，仅当机构零件因热胀冷缩造成定子与转子偏移时，才可能影响量测精度，有助于提升机器人在严苛环境下的定位稳定性。

「安森美推动机器人实现智能化新突破——精准传感、智能驱动机器人」全程透过大联大旗下「诠鼎大大芯」平台进行直播，欢迎业界人士随时回顾精彩内容，深入了解安森美MOSFET与电感式位置编码器两大核心技术。