电源转换器在每个电子应用中都扮演着越来越重要的角色，机器人技术也不例外。如今，大多数电子设备都集成了在电压和电流水平方面具有不同功率要求的组件。这需要引入能够提供具有不同功率水平的多个输出电压的功率转换级。
    过去，功率转换器级主要是使用基于分立元件的临时解决方案构建的。然而，如今，设计人员更愿意采用集成解决方案，这种解决方案使用单个 IC 即可执行电源转换器所需的所有任务。与基于分立器件的解决方案相比，集成解决方案可提供更高的可靠性、更好的热管理以及更小的尺寸和重量。
    功率密度驱动移动机器人应用
    机器人技术就是一个例子，功率密集型电源转换器被证明是不可或缺的组件。机器人包括多个具有不同电源要求的电子元件。这些包括电机（BLDC 和步进类型）、伺服电机、处理单元（微控制器或微处理器）、各种类型的传感器（加速度计、陀螺仪、压力、温度、湿度传感器等）、用于远程控制和监控的无线接口（蓝牙） 、WiFi 等），以及其他传感器和执行器，具体取决于具体应用。这些电力输送网络可能非常复杂。
    高度集成的可编程组件，例如的微处理器，需要非常低的电源电压，而传感器和通信外围设备则需要更高的电压。在为电动机供电时，功率要求更高。因此，不难找到需要 4、5 或更多不同电源轨的机器人应用。
    在小型电池供电机器人的情况下，不仅需要能够提供多个电源，而且能够提供高效率和低功率损耗的电源转换器，以尽可能延长电池的续航时间。
    OLogic 是机器人革命的催化剂
    机器人领域的创新接踵而至。这一步伐由电子行业取得的进步和能够有效实施复杂算法（如 SLAM（同时定位和映射））的开源软件库的可用性来校准。
    在为工业、住宅和商业应用设计和将机器人推向市场方面贡献的公司中，我们必须提到OLogic。OLogic 总部位于加利福尼亚州圣克拉拉，是一家电子咨询公司，在协助客户将机器人设计推向市场方面拥有超过 18 年的经验。他们广泛的机器人知识使他们能够在电气、机械和工业工程以及软件和固件工程领域提供支持。
    “我们为客户创建原型，”OLogic 执行官泰德·拉尔森 (Ted Larson) 说。“我们拥有一支完整的团队，可以管理机器人设计的各个方面。” 这涉及电力电子集成的知识，这是影响移动机器人的移动性、功能和电池寿命的关键设计因素。
    据 Larson 称，机器人行业通常将电子产品视为一种事后才想到的东西。有些人认为他们可以通过购买所有现成的硬件设备然后将它们插在一起来逃脱惩罚。然而，这可能会很快变成纸牌屋。
    移动机器人有特殊的功率要求，需要一系列的功率水平。传感器、伺服电机、执行器、数据服务器、通信系统和运行机器人的其他组件需要不同数量的功率和功率密度。其中一些组件非常耗电，而其他组件可能仅定期运行。这需要能够快速、清洁且经济地从电池供电的电源提供电力。
    Dusty Robotics (Dusty) 是一个与 OLogic 密切合作以优化其机器人功率分布的客户。Dusty 总部位于加利福尼亚州山景城，为现代建筑行业创造机器人驱动的工具。
    Dusty FieldPrinter（图 1）是一种机器人工具，可以将建筑物的图纸直接传输到工作现场的地板上，通过准确、全尺寸的地板布局，有助于减少计划时间和返工成本。
    Dusty Robotics 创始人兼技术官 Phil Herget 说：“当您在 CAD 模型中设计建筑物时，一切都是数字格式。今天，目前的流程是人们采用数字模型，将其打印在纸上，然后将其带到建筑工地，在那里有人在地面上手动翻译所有这些。”
    Dusty 制造了一个工具，一个机器人，它可以将这些图纸非常准确地打印在地面上，从而将手动过程转变为数字过程。
    Dusty FieldPrinter 的速度是人类的五倍，并且到规格的十六分之一英寸以内（Dusty Robotics）
    该产品非常，因为它达到了 1/16 英寸或更小的精度，相当于 1.5 毫米或更小。根据 Dusty 的说法，要达到这种精度非常具有挑战性，并且需要在机器人上进行大量的传感器融合。此外，系统从外部和内部传感器获取数据。然后将所有这些信息融合在一起以提供非常高的定位精度，因此机器人在任何给定时间都知道它在哪里以及它面对的方向。
    电源管理是该机器人面临的主要技术挑战。由于它是电池供电系统，因此需要提供尽可能长的电池寿命。根据 Dusty 的说法，机器人内部有许多不同的电源域，有许多不同的电压需要从电池电压有效转换。除了传感器之外，还有需要为所需电压供电的整个打印机制。，由于机器人必须在工作现场执行任务，因此它需要能够以机械和电子方式适应许多不同的天气条件。
    Vicor 的电源转换器
    OLogic 为这款移动机器人选择了 Vicor 的电源转换器，更准确地说是 Vicor ZVS 降压和降压/升压稳压器系列。
    作为 Vicor Corporation 的合作伙伴，OLogic 采用模块化方法为机器人构建供电网络 (PDN)。OLogic 意识到他们无法创造出与 Vicor 电源模块具有相同运行效率、热效率和范围效率的产品。Vicor 模块，如 ZVS 降压稳压器，还具有 97% 的额定效率并提供 200 至 300 瓦的功率，使其非常具有成本效益。
    根据 OLogic 的说法，所需的电源转换器需要能够根据电池的充电状态进行降压和升压，以便无论充电状态如何，它们都可以在特定的电源轨上提供一致的功率，并且不会无论设备中的其他电压轨在做什么。
    Vicor 的 ZVS 降压和降压/升压开关稳压器（图 2）为设计人员提供高功率密度和灵活性，以实现高效负载点 DC-DC 调节。通过集成高性能零电压开关 (ZVS) 拓扑，它们提高了负载点性能并提供高达 98% 的电源效率。
    “Vicor ZVS Bucks 正成为我们解决各种配电问题的方法，因为价格低廉，而且非常有效，”Larson 说。设计机器人是一件非常非常复杂的事情。电源可能非常棘手，因此我们几乎所有的设计都使用可靠的 Vicor 电源模块。”
    此外，根据 OLogic 的说法，ZVS 电源转换器不会出现任何热问题。由于它们的高功率转换效率，它们在非常高的功率转换时产生的热量非常少。
    OLogic 可以简化原型制作过程并使他们的客户能够更快地进入市场。如今，Dusty FieldPrinter 有望彻底改变建筑行业，部分原因在于 OLogic 的支持和设计电力电子系统的能力。