机器人DC-DC转换器芯片的最小输入电压能低至多少伏?
深圳市星际芯城科技有限公司
发表:2026-09-29 16:18:06 阅读:19

机器人DC-DC转换器芯片的最小输入电压,在先进的升压转换器设计中已经可以低至0.5V甚至更低的150mV。德州仪器的TPS61299x系列是一个极具代表性的产品,该系列的最小启动电压为0.7V,但输入工作电压可低至150mV,前提是信号VIN大于0.7V。这种超低输入电压特性为机器人的能量采集和单节电池供电场景提供了前所未有的可能性。设想一台部署在偏远地区的巡检机器人,采用振动能量收集或光伏薄膜作为辅助能源,能源源的输出电压可能仅有几百毫伏甚至更低,传统DC-DC转换器根本无法启动。而TPS61299x系列可以在极低电压下启动并升压到系统所需的3.3V或5V电压轨,使得机器人从环境中“榨取”能量的效率大大提高,这对于延长电池供电机器人的续航时间和拓展应用边界具有重要意义。

除了TI的产品线之外,市场上还有多款支持0.5V超低输入电压的升压转换器。圣邦微电子的SGM66023是一款高功率密度的同步升压转换器,谷值电流限制为3.5A,支持0.5V至5.5V的宽输入电压范围,适用于锂离子电池、多节串联碱性电池以及超级电容器等多种输入电源。IU5536D升压转换器同样具备0.5V的超低输入电压能力,可在3.6V输入5V输出下提供高达3A的输出电流,采用低导通电阻功率MOS和内置同步整流器,在5V/1A负载下的真实效率可达91%。TI的TPS61023也是该领域的明星产品,其具有0.5V超低输入电压,可为由多种电池和超级电容器供电的便携式设备和智能设备提供完整的电源解决方案,在整个温度范围内谷值开关电流限制典型值为3.7A。

DC-DC转换器的低输入电压能力对于机器人系统的供电架构设计具有深远影响。在传统的电池供电系统中,当电池电量消耗到电压接近系统最低工作电压时,DC-DC转换器可能因无法启动或维持稳定输出而迫使系统提前关机,导致电池中尚有可用的剩余能量未被利用。而支持超低输入电压的DC-DC转换器可以将电池放电深度扩展到更低电压水平,从相同容量的电池中榨取出更多的可用电能。对于多节电池串联的机器人系统,超低输入电压能力也意味着系统可以在更宽的电池电压范围内正常工作,降低了对电池匹配和电压均衡的苛刻要求。此外,在利用温差、振动、光能等环境能源为机器人辅助供电的场景中,能量采集器产生的电压往往波动极大且峰值极低,超低输入电压DC-DC转换器可以在冷启动后持续工作,将宝贵的微弱能量积少成多地汇聚到储能系统中。

未来DC-DC转换器的最小输入电压还将进一步降低,朝着100mV乃至更低的目标迈进。这背后的推动力来自于两方面:一是先进启动电路技术的创新,使得DC-DC可以在主功率级完全建立之前通过辅助启动路径建立初始电压;二是宽禁带器件(如氮化镓)的应用降低了功率级的最小导通门槛。同时,数字控制技术的引入使控制器可以根据输入电压动态调整开关频率和死区时间,在极低输入电压条件下仍能维持较高的转换效率。机器人工程师在选择DC-DC转换器时,除了关注最小输入电压这个启动界限外,还应关注其在超低输入电压下的实际转换效率,因为在这类边缘电压条件下,开关损耗和导通损耗的比例会发生显著变化,直接影响机器人的能源利用效率。

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