在現代機器人技術中，無論是類人機器人嘗試穿針引線，還是協(xié)作機器人（cobot）在食品加工廠處理易碎品，極輕微的計算錯誤都可能導致任務失敗。因此，機器人對精度的要求極高。隨著技術的進步，電流和電壓檢測技術的發(fā)展為機器人處理復雜任務的能力帶來了顯著提升，同時也加快了轉矩響應速度，使機器人能夠實現更平滑、更類人化的運動。

功能隔離式轉換器在這一過程中發(fā)揮了重要作用。它讓機器人能夠在更小的設計中實現更精確的電機控制，從而使機器人更智能、更安全、更高效。隨著自主移動機器人和類人機器人等設備承擔越來越復雜的任務，它們需要更長的運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矩響應時間，進而使機器人能夠更快、更精確地到達其目標位置和方向。在實現安全導航和執(zhí)行突發(fā)任務（例如對負載或環(huán)境條件的變化做出反應）時，納秒級的時間精度至關重要。這些測量結果為機器人的控制系統(tǒng)提供實時數據，使機器人能夠即時調整其動作，確保任務執(zhí)行的精度。

然而，盡管電壓和電流檢測解決方案為當今的機器人系統(tǒng)帶來了諸多益處，但要實現更高性能的感應，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的電流和電壓執(zhí)行精確的低噪聲測量。在目前的機器人系統(tǒng)中，三相逆變器以低電流或低電壓電平運行，并產生瞬態(tài)噪聲，可能會干擾現有非隔離式傳感器測量的精度。

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

除了性能方面的挑戰(zhàn)之外，緊湊型類人機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。進行機器人設計時，需要在高壓和低壓域中隔離電源和控制電路。要防止發(fā)生短路事件或出現過壓情況，就需要快速準確地發(fā)現這些故障，以避免損壞其他元件。

為了克服傳統(tǒng)機器人在設計方面的挑戰(zhàn)，德州儀器的功能隔離式轉換器使設計人員能夠實現平穩(wěn)的轉矩操作和精確的電機控制，同時在低于60V的緊湊設計中保持小尺寸和低成本。AMC0106M05和AMC0106M25功能隔離式Δ-Σ電流感應調制器以及AMC0136功能隔離式電壓感應調制器可實現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（ENOB），測量精度的提高可以改進對低電流和電壓電平的測量，從而實現精細的機器人任務和移動。

電隔離式調制器具有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。數字接口確保脈寬調制開關不會影響測量精度。這些特性使機器人設計人員能夠使用50V/ns或更高的開關速度來實現高效的氮化鎵電機設計。開關柵極時，高CMTI還可以降低電源接地噪聲干擾微控制器的風險，從而防止數據損壞和性能下降。

除了功能隔離式調制器實現的性能優(yōu)勢外，這些器件采用3.5mm x 2.7mm封裝，與其他增強型隔離式調制器解決方案相比，可將感應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），從而實現更小的機器人。AMC21C12功能隔離式比較器有助于實現290ns的響應時間，以防止出現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斷柵極驅動器來幫助避免系統(tǒng)中的其他元件損壞。

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

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