中低压MOSFET人形机器人点燃需求

2024-12-10

电子爱好者网报道(文章 / 梁浩斌)具身智能的概念最近火了，AI 与机器人的融合已经成为下一个朝阳产业，TrendForce 预测 2027 全球人形机器人年度市场产值预计超过 20 亿美金，2024 到 2027 年度复合年平均增长率将高达 154%。

对机器人而言，电动机是驱动的核心之一，永磁电动机需要 MOSFET 在机器人体积有限的空间内，如何高效地实现电机驱动等功率开关元件的支持，是实现具体智能的关键之一。

机器人领域 48V 电源结构已成为主流

由于智能化和电气化的需要，车辆的低压结构电压正从 12V 往 48V 发展。相比 12V 电源，48V 该系统的功率容量为 12V 四倍，这也意味着系统可以支撑更多的功率负荷。同时，在相同的功率条件下，48V 该系统损耗较小，可降低电缆、连接器等成本。

人形机器人产业链及零部件与电动汽车的重合度相当高，48V 系统甚至在机器人应用领域更为普遍。例如，最近流行的宇树目前正在使用机器狗和人形机器人。 48V 电源结构。当然不仅仅是人形机器人，工业场景，AGV、工业合作机器人，如机械臂，同样使用 48V 电源结构。

为什么是 48V？从安全电压的角度来看，行业规定直流电的安全电压是 60V，而 48V 最高的电池充电电压是 60V，这也意味着 48V 在安全规定下，电池电压已成为最高电压等级。

所以到了实际 MOSFET 在等功率设备的选择中，需要 80V 到 100V 目前市场上已有不少电压等级的商品面向车载。 48V 低压系统的 80V 或 100V 的 MOSFET，主要是硅基。为了提高功率密度，进一步减少人形机器人的体积，提高效率，GaN 还可以导入机器人应用程序。

功率器件是机器人应用的。

电动机功率一般用于机器人应用。 1kW 到 3kW 不等，这对功率设备的电流导通能力和低内阻提出了很高的要求。

今年推出了安世半导体面向机器人的应用。 NextPower 80V/100V 高效大电流 MOSFET，其中 80V MOSFET 只有导通电阻 1.2m Ω。与此同时，过流能力也非常强大，在之前的产品中，安世半导体为了展示一些产品的性能， 100V MOSFET SFSSPSMN2R0-100 为例，选用 LFPAK88 在封装下，电流可高达 267A。

今年 4 月亮，英飞凌上线了 OptiMOS ™ 7 80V 的首款产品据报道，IAUCN08S7N013是行业内最低的导通电阻。 80 V MOSFET。IAUCN08S7N013与上一代产品相比。导通电阻减少了 50% 上述，最高不超过 1.3 m Ω，在行业内达到领先地位。与此同时采用高电流 SSO8 5 x 6 mm ² SMD 包装，在小包装中完成更低的传导消耗，更强的开关性能和更高的功率密度。

安森美今年 6 每月推出最新产品 T10 PowerTrench 系列为 48V 系统提供 80V 高压 MOSFET，T10 该技术采用了屏蔽栅极沟槽结构，利用其行业领先的软恢复体二极管。（Qrr, Trr）减少了铃声、过冲和噪声，实现了性能和恢复特性之间的平衡。其中 5 × 6 封装的 80V MOSFET 导通电阻可以低到 0.79m Ω。

EPC 现在针对机器人的应用，推出了多种应用。 GaN 设备及参考设计，如 EPC9194 三相 BLDC 电动机驱动逆变器参考设计，选择 6 个 3mm x 5mm QFN 封装 100V eGaN FET(EPC2302)单一设备的导通电阻为 1.8m Ω，该方案的输入电源电流范围如下？ 14V~60V，可提供高达14V。 60 Apk ( 40 ARMS ) 输出电流。

英诺赛科目前也有针对电动机驱动的应用。 100V GaN 推出商品，包括 16AINN100FQ0 和 25AINN100FQ0 等，选用 FCQFN 小型封装，具有低导阻、低栅极电荷、低开关损耗、极低反向恢复电荷等特点。

总结

可以看到，目前主流功率半导体厂商纷纷推出。 80V/100V 随着人形机器人产业的发展预期不断提高，市场潜力加快扩张，将为中低压功率提供动力 MOSFET，以及 GaN 等待第三代半导体带来更多的市场机会。

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