先積產(chǎn)品在掃地機(jī)器人的應(yīng)用案例

應(yīng)用

掃地機(jī)器人

掃地機(jī)器人是智能家電的重要產(chǎn)品之一，隨著人們生活水平的提高，它也走進(jìn)千家萬戶，改善人們的生活質(zhì)量，近年來，國內(nèi)掃地機(jī)器人的市場(chǎng)份額以每年30%的速度增長。掃地機(jī)器人以其實(shí)用性和操作簡單性成為家庭生活中必不可少的智能電器。只要一個(gè)按鈕，它就會(huì)給你一個(gè)干凈整潔的家居環(huán)境。Linearin推出的運(yùn)放、LDO等系列芯片在掃地機(jī)器人領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

精確的機(jī)器人視覺和接近感應(yīng)，實(shí)現(xiàn)無縫導(dǎo)航和物體檢測(cè)。

可靠且精確的電池保護(hù)、電量監(jiān)測(cè)、監(jiān)控和充電解決方案。

高速、緊湊且精確的電機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的吸力和輕松移動(dòng)。

安全、穩(wěn)健且具有低功耗的無線/移動(dòng)連接。

掃地機(jī)器人系統(tǒng)

子系統(tǒng)

掃地機(jī)器人系統(tǒng)可以分為以下幾個(gè)子系統(tǒng)：

電池管理，電源管理，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳感器及信號(hào)調(diào)理和人機(jī)交互界面等部分。我們將逐個(gè)為您講解Linearin的運(yùn)放、LDO解決方案。

01

電池管理

Segment -- 掃地機(jī)器人

掃地機(jī)器人典型應(yīng)用是四節(jié)鋰電池串聯(lián)使用

運(yùn)放用于電流檢測(cè)，精準(zhǔn)的電流檢測(cè)，可以獲得精準(zhǔn)的電池容量，電池信息還能夠通過SMBUS發(fā)送給主機(jī)，通過WIFI等方式連接到用戶終端，方便用戶及時(shí)了解掃地機(jī)器人的電池健康狀況。

LT199 系列是一款高分辨率的檢流放大器，集成精確匹配的薄膜電阻器，支持對(duì)電池的充放電電流檢測(cè)。共有三種固定增益可供選擇：50V/V、100V/V 和 200V/V。LT199系列器件由 2.5V 至 18V 的單個(gè)電源供電，消耗的最大電源電流為 100μA,所有版本的額定溫度均為 –40°C 至 125°C，并且提供了 SC70-6和SOT23-6封裝。

LT199的關(guān)鍵參數(shù)

?共模電壓范圍：-0.3 V~ 26 V

?電源工作范圍：2.5V ~ 18V

?電壓失調(diào)：±150 μV

?精度：

最大0.5 %的增益誤差

最大0.5 μV/℃的失調(diào)漂移

最大10ppm/℃的增益誤差

?增益選擇

LT199G1: 50V/V

LT199G2: 100V/V

LT199G3: 200V/V

? 靜態(tài)電流：100 μA

LTC8331/2是零漂運(yùn)算放大器，1.8V~5.5V的供電范圍，350KHz帶寬，具有最大15 μ V的輸入失調(diào)電壓，漂移為10nV/°C，具有超低的低頻噪聲，靜態(tài)電流僅26uA, 通過外圍電阻靈活配置增益。

LTC8331/2的關(guān)鍵參數(shù)

?高直流精度:

最大輸入失調(diào)電壓：± 15 μV

最大溫漂：± 50 nV/℃

開環(huán)增益: 130 dB

電源紋波抑制比:126 dB

共模抑制比: 130 dB

噪聲: 1.1 μVpp

?帶寬：350KHz

?靜態(tài)電流：26 μA

?溫度范圍：-40℃ to +125℃

02

電源管理

Segment -- 掃地機(jī)器人

掃地機(jī)器人中的電源管理典型的電源軌如下框圖所示：系統(tǒng)從4串鋰電池取電，經(jīng)過一級(jí)降壓轉(zhuǎn)換為5V，給到外置模塊，部分傳感器以及相關(guān)邏輯電路供電。5V經(jīng)過二級(jí)降壓轉(zhuǎn)換為后級(jí)系統(tǒng)所需的3.3V，1.8V等。一級(jí)降壓電路通常功耗較大，會(huì)選擇DCDC變換器，而二級(jí)降壓電路通常功耗較小，可根據(jù)用戶實(shí)際情況選擇LDO或者DCDC，一個(gè)典型的掃地機(jī)器人電源樹如下圖所示。

線性穩(wěn)壓相對(duì)于降壓型DCDC變換器而言，其輸出紋波會(huì)更小，噪聲會(huì)更少，有利于掃地機(jī)器人系統(tǒng)中的處理器，MCU,還有部分傳感器的穩(wěn)定運(yùn)行，適合用于第二級(jí)降壓電路。因此在輸入輸出壓差不大的情況下，LDO是電源管理方案的優(yōu)選，在不同的輸入輸出電壓，電流，封裝，壓差，靜態(tài)電流，功耗，噪聲指標(biāo)下，Linearin提供高性價(jià)比的解決方案。

LTP33xx的關(guān)鍵參數(shù)

?輸入電壓范圍：2.5V~6.0V

?輸出電流：300mA

?輸出電壓：1.1V, 1.2V, 1.8V, 2.5V, 2.8V, 3.0V, 3.3V, 3.6V

(50mV step options between 0.8V and 5.0V)

?低壓差：300mA@190mV

?低噪聲：45 mVrms

?PSRR: 70dB@1KHz

?低靜態(tài)功耗：40μA

?支持過流，短路保護(hù)

?輸出電容主動(dòng)放電

?工作溫度范圍：溫度-40℃ to +125℃

?提供SOT23-3L, SOT23-5L ，SOT89 ，DFN1×1-4L封裝

LTP3637的關(guān)鍵參數(shù)

?輸入電壓范圍：2.0V~5.5V

?輸出電流：300mA

?輸出電壓：1.2V, 1.5V, 1.8V, 2.5V, 2.8V, 3.0V, 3.3V, 3.6V

?低壓差：150mA@170mV

?低靜態(tài)功耗：0.8μA

?支持過流，短路保護(hù)

?輸出電容主動(dòng)放電

?工作溫度范圍：溫度-40℃ to +125℃

?提供SOT23-5L封裝

03

傳感器和信號(hào)調(diào)理

Segment -- 掃地機(jī)器人

掃地機(jī)器人作為智能化的小家電產(chǎn)品，傳感器是其最核心的零部件之一。典型需要傳感器實(shí)現(xiàn)的功能包括有：避障傳感，沿墻傳感，懸崖檢測(cè)，虛擬墻檢測(cè)，碰撞傳感，里程檢測(cè)，自動(dòng)回充檢測(cè)，視覺傳感及導(dǎo)航等。除此之外，不同產(chǎn)品根據(jù)不同功能也會(huì)有不一樣的傳感器需求，如塵盒/水箱檢測(cè)，車輪異常檢測(cè)等，會(huì)選擇激光傳感器，超聲波傳感器等。

超聲波傳感器用于地毯檢測(cè)，超聲波在不同表面回波信號(hào)的能量差異來實(shí)現(xiàn)材質(zhì)的識(shí)別，可以幫助清潔機(jī)器人識(shí)別地面材質(zhì)，掃地模式下實(shí)現(xiàn)地毯增壓功能，拖地模式下實(shí)現(xiàn)禁止跨域地毯功能，使清掃過程更加智能化。由于超聲波傳感器的頻率大于20KHz，有用到30KHz，300KHz，對(duì)小信號(hào)的放大，需要10MHz甚至更高的運(yùn)放，LTC8832/4, LTC726/8: 11MHz，LTC8876/78:20MHz

LTC883x的關(guān)鍵參數(shù)

?LTC8832 雙通道，LTC8834 四通道

?軌至軌輸入和輸出

?輸入偏移電壓：±3.5mV （Max）

?單位增益帶寬：9 MHz

?低寬帶噪聲：12nV/√Hz

?低輸入偏置電流：1pA

?低靜態(tài)電流：700μA

?單位增益穩(wěn)定

?內(nèi)部射頻干擾 (RFI) 和電磁干擾 (EMI) 濾波器

?供電范圍1.8V ~5.5V

?溫度范圍：–40°C 至 +125°C

LTC887x的關(guān)鍵參數(shù)

?LTC8876 雙通道，LTC8878 四通道

?軌至軌輸入和輸出

?輸入偏移電壓：±0.35mV （Max）

?單位增益帶寬：20 MHz

?低寬帶噪聲：8nV/√Hz

?低輸入偏置電流：1pA

?低靜態(tài)電流：1120μA

?單位增益穩(wěn)定

?內(nèi)部射頻干擾 (RFI) 和電磁干擾 (EMI) 濾波器

?供電范圍1.8V ~5.5V

?溫度范圍：–40°C 至 +125°C

LTC72x的關(guān)鍵參數(shù)

?LTC726 雙通道，LTC728 四通道

?軌至軌輸入和輸出

?輸入偏移電壓：±0.35mV （Max）

?單位增益帶寬：11 MHz

?低寬帶噪聲：8nV/√Hz

?低輸入偏置電流：1pA

?低靜態(tài)電流：750μA

?單位增益穩(wěn)定

?內(nèi)部射頻干擾 (RFI) 和電磁干擾 (EMI) 濾波器

?供電范圍1.8V ~5.5V

?溫度范圍：–40°C 至 +125°C

紅外傳感器信號(hào)調(diào)理采用通用運(yùn)放，如Linearin主推的高性價(jià)比通用運(yùn)放LTC358, LTC6002

LTC358的關(guān)鍵參數(shù)

?軌至軌輸入和輸出

?輸入偏移電壓：±3mV （Max）

?單位增益帶寬：1.2 MHz

?低寬帶噪聲：30nV/√Hz

?低輸入偏置電流：1pA

?低靜態(tài)電流：85μA

?單位增益穩(wěn)定

?內(nèi)部射頻干擾 (RFI) 和電磁干擾 (EMI) 濾波器

?供電范圍1.8V ~5.5V

?溫度范圍：–40°C 至 +125°C

LTC6002的關(guān)鍵參數(shù)

?軌至軌輸入和輸出

?輸入偏移電壓：±2.5mV （Max）

?單位增益帶寬：1.5 MHz

?低寬帶噪聲：25nV/√Hz

?低輸入偏置電流：1pA

?低靜態(tài)電流：75μA

?單位增益穩(wěn)定

?內(nèi)部射頻干擾 (RFI) 和電磁干擾 (EMI) 濾波器

?供電范圍1.8V ~5.5V

?溫度范圍：–40°C 至 +125°C

04

電機(jī)驅(qū)動(dòng)

Segment -- 掃地機(jī)器人

典型的掃地機(jī)器人產(chǎn)品中有非常多需要用到電機(jī)驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合，如：左右輪子，主刷，邊刷，水泵，吸塵電機(jī)，LDS旋轉(zhuǎn)座等。

電池組經(jīng)過LDO線性穩(wěn)壓器LTP3558給微控制器MCU供電，MCU發(fā)出指令控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人主輪的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，剎車，空擋滑行等功能。同時(shí)通過外置采樣電阻，結(jié)合運(yùn)放LTC358進(jìn)行電流檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)堵轉(zhuǎn)檢測(cè)等功能。位于電機(jī)上的光電計(jì)數(shù)器或者霍爾傳感器信號(hào)反饋到微控制器，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)測(cè)試歷程記錄等功能。

先積提供高性價(jià)比通用運(yùn)放LTC321,LTC358

LTC321,LTC358是適用于成本敏感型系統(tǒng)的低功耗、軌對(duì)軌輸入輸出、1.2MHz 通用運(yùn)算放大器。包括單通道 (LTC321)、雙通道(LTC358)、 低電壓（1.8V 至5.5V）的運(yùn)算放大器。

LTC358的關(guān)鍵參數(shù)

?軌至軌輸入和輸出

?輸入偏移電壓：±3mV （Max）

?單位增益帶寬：1.2 MHz

?低寬帶噪聲：30nV/√Hz

?低輸入偏置電流：1pA

?低靜態(tài)電流：85μA

?單位增益穩(wěn)定

?內(nèi)部射頻干擾 (RFI) 和電磁干擾 (EMI) 濾波器

?供電范圍1.8V ~5.5V

?溫度范圍：–40°C 至 +125°C

LTP3558高達(dá)30V的輸入，以足夠抵抗電池在熱插拔過程產(chǎn)生的浪涌電壓

LTC3558的關(guān)鍵參數(shù)

?輸入電壓范圍：up to 36V

?輸出電流：200mA

?輸出電壓：1.8V, 2.5V,3.0V,3.3V,3.6V AND 5.0V

?低壓差：100mA@420mV

?低靜態(tài)功耗：1.5μA

?支持過流，短路保護(hù)

?工作溫度范圍：溫度-40℃ to +125℃

?提供SOT23-3L, SOT23-5L ，SOT89 ，DFN1×1-4L封裝

05

人機(jī)交互界面

Segment -- 掃地機(jī)器人

豐富的人機(jī)交互功能可以給掃地機(jī)器人產(chǎn)品帶來更好的用戶體驗(yàn)和產(chǎn)品附加值。LED顯示，電容觸摸，語音功放，無線連接等等。

LTP3558通過電池組高壓取電，輸出3.3V給MCU等供電。

LTC3558的關(guān)鍵參數(shù)

?輸入電壓范圍：up to 36V

?輸出電流：200mA

?輸出電壓：1.8V, 2.5V,3.0V,3.3V,3.6V AND 5.0V

?低壓差：100mA@420mV

?低靜態(tài)功耗：1.5μA

?支持過流，短路保護(hù)

?工作溫度范圍：溫度-40℃ to +125℃

?提供SOT23-3L, SOT23-5L ，SOT89 ，DFN1×1-4L封裝

審核編輯 黃昊宇