從科幻走進現(xiàn)實,2025年人形機器人迎來“量產(chǎn)元年”。人形機器人正從實驗室的技術(shù)探索,大步邁入工業(yè)制造、倉儲物流、醫(yī)療護理等廣闊的商業(yè)應(yīng)用場景。
根據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)發(fā)布的《2025年人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍皮書》預(yù)測,2025年全球人形機器人市場銷量預(yù)計達到1.24萬臺,而到2035年,這一數(shù)字將提升到500萬臺以上。
產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,對支撐其運行的底層技術(shù),尤其是電源管理系統(tǒng),提出了前所未有的挑戰(zhàn)與需求。
市場繁榮對底層技術(shù)的挑戰(zhàn)
人形機器人從原型演示走向規(guī)?;涞氐年P(guān)鍵拐點中包含對其電源與電池系統(tǒng)的管理。電力系統(tǒng)如同機器人的“血液循環(huán)系統(tǒng)”,其性能的優(yōu)劣直接決定了“大腦”(算力)與“四肢”(執(zhí)行器)的工作效率、行動能力以及整體可靠性。當前市場主要面臨三大核心痛點:
功率密度與效率的平衡: 機器人內(nèi)部空間極其有限,要求電源模塊體積小、功率密度高。但高功率密度往往與高效率難以兼顧,容易導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)熱,影響可靠性和壽命。
待機功耗與續(xù)航焦慮: 為應(yīng)對復(fù)雜任務(wù),機器人需長時間待命,待機功耗過大將嚴重縮短其有效工作時長,可能會造成商業(yè)化應(yīng)用的瓶頸。
高串數(shù)電池應(yīng)用的可靠性需求: 為提供足夠動力,人形機器人普遍采用高串數(shù)電池組(如18串、21串等),這要求電源管理芯片具備高耐壓(通常需100V及以上)、高可靠性,以確保系統(tǒng)安全。
全鏈路解決方案,賦能機器人突破痛點
南芯科技提供包括智能感知,AI及控制,電池管理與充電管理等模組供電所需的高性能電源解決方案。
高壓Buck轉(zhuǎn)換器,適用于高串數(shù)電池應(yīng)用,平衡了功率密度、效率之間的不同需求
高耐壓、低靜態(tài)電流的Buck轉(zhuǎn)換器SC81AXX系列(100V) 和 SC81BXX系列(120V) 降壓轉(zhuǎn)換器,適用于機器人高串數(shù)電池應(yīng)用。其超高耐壓特性輕松應(yīng)對電池電壓波動,確保系統(tǒng)穩(wěn)定。該系列產(chǎn)品同時具備超低靜態(tài)電流(可低至10uA),顯著降低了機器人在待機狀態(tài)下的能量損耗,提升續(xù)航能力。其在重載條件下依然保持高效率,平衡了功率密度、效率與待機功耗之間的不同需求。
多相電源、同步降壓轉(zhuǎn)換器與LPDDRX PMIC,實現(xiàn)更緊湊的方案尺寸,減少成本
AI算力單元和控制系統(tǒng),需要小尺寸、低壓大電流且能應(yīng)對大動態(tài)負載變化的電源供應(yīng)。
多相電源將多個功率器件并聯(lián)輸出,相比傳統(tǒng)的單相方案,通過每相分攤供電負載,可支持更大電流的應(yīng)用,同時實現(xiàn)更高的開關(guān)頻率。每一相可以使用更小尺寸的電感和電容,適配機器人的小尺寸需求。多相電源可以根據(jù)負載大小,自動加減工作相數(shù),可以確保轉(zhuǎn)換效率在整個負載范圍都保持高效率,此外,在負載快速變化的情況下,多相電源可以快速調(diào)整電流輸出,實現(xiàn)更卓越的負載瞬態(tài)性能。
SC634X 四相雙路同步降壓轉(zhuǎn)換器,采用 QFN 封裝,支持 3-16V(有外置 VBIAS)或 4.5V-16V(無外置 VBIAS)的寬輸入電壓范圍,每相可支持最高 4A 的連續(xù)電流和 5A 的峰值電流。該產(chǎn)品能支持最高 2MHz 的開關(guān)頻率,讓系統(tǒng)能使用更小的電感和電容,從而實現(xiàn)更加緊湊小巧的方案尺寸,減少成本;最小導(dǎo)通時間僅為 27.5ns,支持低占空比應(yīng)用。
SC812C0 是一款 30A同步降壓轉(zhuǎn)換器,支持最高 8 相并聯(lián),輸入電壓范圍寬,外置 VBIAS 時為 3-16V,無外置 VBIAS 時為 4.5-16V。該芯片采用 COT 控制方式,在提供出色負載瞬態(tài)響應(yīng)的同時,維持高輸出效率;內(nèi)置 PMBus,提供標準數(shù)字接口。此外,它采用 QFN5x4 封裝,可出色適配高負載、高瞬態(tài)的應(yīng)用場景。
SC630X是針對LPDDR4/5供電的PMIC芯片,支持最高28V輸入,集成2路Buck和1路Load switch,包含上電時序控制、各種保護機制,采用COT控制方式,提供出色的負載瞬態(tài)響應(yīng),芯片采用QFN3X3的封裝,給LPDDR供電提供緊湊的電源解決方案。
電池充放電管理系統(tǒng),提供高效的CC/CV充電管理
機器人的電池管理系統(tǒng)需要滿足多塊電池充電,CC/CV內(nèi)置充電,以及電池低待機功耗。
SHP8808 是一款80V Buck-boost 雙向充放電控制器,內(nèi)置MPPT算法,最高支持1KW以上的充電功率,效率高達98%+,可為機器人電池提供快速、高效的恒流/恒壓(CC/CV)充電管理。通過外置驅(qū)動來實現(xiàn)對高Vth MOS 的兼容,完善的過壓過流保護有效保障系統(tǒng)安全。同時可以通過SHP8808 的I2C 接口來配置充放電狀態(tài),內(nèi)置的ADC 提供全面的電壓電流監(jiān)控,各種狀態(tài)顯示實時顯示系統(tǒng)狀態(tài)。

為賦能機器人的規(guī)模化落地,南芯科技將持續(xù)深耕精進現(xiàn)有品類性能,同時開拓前沿產(chǎn)品品類。我們將聚焦于提供更加完整的模擬芯片解決方案,從根本上提升機器人的工作效率、持久行動能力與長期可靠性,推動機器人行業(yè)商業(yè)化進程。
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原文標題:南芯科技高性能電源方案助力人形機器人迎接量產(chǎn)元年
文章出處:【微信號:SOUTHCHIP,微信公眾號:南芯半導(dǎo)體】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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