近年來,協作機器人(cobots)與機器人視覺技術快速發展,其中結合「視覺+AI」的協作機器人成為推動產業自動化的關鍵力量,因為它能夠透過成熟的深度學習物體檢測與姿態估計模型降低整合成本,加速部署並節省開發費用,同時憑藉更強的視覺感知能力拓展應用場景,使其能夠勝任精密裝配、品質檢測、堆垛分揀及人機協作等需要判斷的工作。
15W初級側穩壓輔助電源設計方案,採用安森美NCV1362反激式控制器,透過準諧振峰值電流模式實現高效率與簡化架構。此方案省略次級側光耦與誤差放大器,提升系統可靠性並降低成本,特別適用於中小功率應用的穩定供電需求。
本開發板採用 NCV1362 準諧振峰值電流PSR反激控制器,搭配成本優化的 NVHL160N120SC1(160 mΩ、1200 V)碳化矽MOSFET與FFSP0665B-F085碳化矽二極體。碳化矽MOSFET具備高阻斷電壓與極低閘極電荷(34 nC),大幅降低開關損耗,使電路板在低壓輸入下仍能達到高達86%的效率。
NCV1362控制器具備優異的驅動能力,可直接以12V操作碳化矽MOSFET,無需額外驅動器,簡化佈局並減少元件數量。反激式變壓器提供4 kV隔離,並針對RCD緩衝器損耗進行優化設計,有效抑制高壓輸入下的汲極電壓過衝,並為碳化矽MOSFET提供100V的安全裕度。
►場景應用圖

►產品實體圖

►展示板照片


►方案方塊圖

►核心技術優勢
當協作機器人採用 AC 電源供電時,整機的電源架構通常包含多個層級,輔助電源是其中之一。這組輔助電源主要負責將來自前端整流或功率因數校正(PFC)級的高壓直流匯流排電壓(一般為 380V 或 400VDC),轉換為穩定且隔離的低壓直流電源,以供給控制系統、感測器、通訊介面、人機介面(HMI)以及伺服驅動等低壓電子電路使用。以下是初級側穩壓準諧振控制器(PSR QR Controller)的多項技術優勢: 1. 無需光耦合器:透過初級側感測電壓與電流即可完成調節,省去光耦與次級側誤差放大器,降低成本與複雜度。 2. 高效率開關:利用準諧振技術在電壓波谷導通開關,實現軟開關(soft switching),大幅減少開關損耗。 3. 簡化設計與佈局:初級側控制架構使得 PCB 設計更簡潔,元件數量更少,有助於縮小體積與降低 BOM 成本。 4. 優異的待機功耗表現:可實現極低的待機功耗,符合綠色能源與節能標準,適合用於待機時間長的設備如充電器與電源供應器。 5. 良好的線性與負載調節能力:儘管不使用次級側回饋,仍能透過精密的初級側感測達到穩定的輸出電壓與電流。 6. 支援寬輸入電壓範圍:能在高壓或低壓輸入下穩定運行,適合全球電壓規格的應用。 7. 降低 EMI(電磁干擾):準諧振操作減少 dv/dt 與 di/dt,有助於降低電磁干擾,簡化濾波設計。 8. 提升系統可靠性:移除光耦器等易老化元件,提升整體系統壽命與穩定性。 9. 支援多種保護機制:NCV1362 PSR QR 控制器內建輸出過電壓、輸出欠電壓、IC 內部過溫度等保護功能,提升安全性。 10. 適合高功率密度設計:高效率與低元件數量使其非常適合用於高功率密度的輔助電源。
►方案規格
1. 輸入電壓:250−900 VDC 2. 輸入電流:71 mA (Vin = 250 V),22 mA (Vin = 900 V) 3. 輸出功率:15W 4. 輸出電壓:15VDC 5. 每支路輸出電流:1A 6. 總輸出電流:1A 7. 滿載效率:86% (Vin = 250 V) 8. 滿載溫度:98°C (Vin = 6 V),74.5°C (Vin = 15 V),76°C (Vin = 18 V) 9. 拓撲結構:反激式 10. 開關頻率:50 kHz 11. 工作模式:DCM 12. 初級側峰值電流:0.65A