隨著工業、協作型機器人朝向高精度、高可靠性、低功耗及高環境適應性持續升級，高效率功率驅動與精密定位感測成為設備核心競爭力。全球領先半導體零組件通路商大聯大控股旗下詮鼎集團，攜手智慧電源與智慧感測解決方案供應商安森美（onsemi）舉辦「安森美推動機器人實現智慧化新突破——精準感測、智慧驅動機器人」線上研討會，聚焦安森美金氧半場效電晶體（MOSFET）與電感式位置編碼器兩大核心技術，分享機器人功率驅動、精密定位及致動器設計的關鍵技術與量產應用。
當高效率功率驅動成為決定機器人整體功耗、散熱與續航表現的關鍵，編碼器與致動器則影響機器人定位精度、運作穩定性、抗干擾能力及使用壽命。為此，安森美透過高效率、高可靠性的馬達驅動設計與精密感測技術，協助工程師解決定位誤差、訊號干擾、功耗發熱及印刷電路板組件（PCBA）布局困難等痛點，加速產品迭代與商業化應用。
安森美功率方案部市場推廣經理高翔（Sean Gao）首先針對機器人馬達驅動的技術需求，從閘極驅動設計、矽MOSFET技術發展、產品布局、製程優化及封裝散熱等面向，介紹安森美功率元件的技術優勢與應用注意事項。
在閘極驅動優化方面，閘極驅動與米勒平台（Miller Plateau）密切相關，機器人等運作狀態快速變化的應用場景，需採用優化的分段式驅動電路；在多元件並聯應用中，則須嚴格控管臨界電壓及導通電阻（RDS(on)）範圍，避免元件異常損壞。氮化鎵（GaN）元件設計時，也需在周邊增加額外保護元件，以滿足相關保護需求。
在矽MOSFET技術路線與平台布局方面，安森美承襲自摩托羅拉分拆的分離式元件業務，整合矽MOSFET技術，建立完整產品布局。目前矽MOSFET已發展至T10世代，T12世代則處於研發階段，即將推出對應電壓等級的新產品。研發重點在於持續優化RDS(on)及各項電容參數，降低導通與切換損耗。
在電壓產品布局策略上，安森美持續針對100V以下電壓範圍開發新一代矽平台，120V至150V區間則暫不進行新產品開發，主要是因為GaN在此電壓範圍具有顯著性能優勢，矽元件在閘極電荷（Qg）、輸出電容電荷（Qoss）等參數上相對不利。目前120V至150V區間由PTNG世代產品提供支援，完整產品線亦涵蓋T6及T8世代。
在屏蔽閘極製程方面，T10與T12世代採用屏蔽閘極技術，相較前一代，RDS(on)降低30%至40%，Qg及Qoss降低約兩倍，同時優化本體二極體特性，實現更柔和的反向恢復效果及更低的反向恢復電荷（Qrr），有助於降低電磁干擾（EMI）與運作損耗。T10與T12分別朝向馬達驅動及切換式電源兩種應用進行製程調整。
在封裝與供應鏈支援方面，安森美提供底部散熱、頂部散熱及雙面散熱三種封裝形式，滿足不同機構設計及機器人關節位置的散熱需求。相關元件可應用於實體人工智慧機器人、自主移動機器人（AMR）、無人機、電動工具及電動堆高機等電池供電設備。針對機器人的馬達驅動與電池保護應用，安森美能提供完整的矽與GaN功率元件陣容；若面臨更高功率的轉換需求，亦可搭配旗下領先的碳化矽（SiC）元件，為客戶提供一站式的全方位解決方案。
安森美類比與混合訊號事業部應用工程師田世帥（Titan Tian）介紹安森美電感式位置感測（IPS）解決方案。他指出，相較於傳統光學編碼器及磁性編碼器，安森美電感式位置感測方案具備高精度、抗干擾及環境適應性佳等優勢。其精度可達±50角秒，晶片內建微控制器（MCU）與電子抹除式可程式唯讀記憶體（EEPROM），支援校準功能，配備工業標準輸出介面，並具備良好的機械容差，可降低安裝精度要求與組裝成本。此外，該方案無須使用稀土永磁體，具備良好的抗雜散磁場干擾能力，並能耐受粉塵、油污及金屬顆粒等環境污染，溫度穩定性亦優於傳統磁性編碼器；搭配模擬設計工具，可進一步縮短產品開發時程。
電感式位置感測器可應用於旋轉角度、線性位移、弧形角度及扭矩量測等多種場景，安森美NCS32100與NCV77320為其中兩款核心元件，相關方案符合AEC-Q100車規標準。
其中，NCS32100鎖定工業高精度應用，採用三相Y型接收架構，可進行絕對位置量測，最高轉速45,000每分鐘RPM（超過6,000RPM時精度會下降）。該元件內建Cortex-M0+核心MCU，校準參數儲存於非揮發性記憶體，工作溫度範圍為-40°C至85°C，具備抗溫度漂移及抗污染物干擾能力。其採用雙電感定位原理，透過4MHz正弦波激發定子線圈，利用轉子旋轉時產生的電磁耦合變化，經由晶片訊號運算取得角度位置。由於電感式感測原理不易受溫度影響，僅當機構零件因熱脹冷縮造成定子與轉子偏移時，才可能影響量測精度，有助於提升機器人在嚴苛環境下的定位穩定性。
「安森美推動機器人實現智慧化新突破——精準感測、智慧驅動機器人」全程透過大聯大旗下「詮鼎大大芯」平台進行直播，歡迎業界人士隨時回顧精彩內容，深入了解安森美MOSFET與電感式位置編碼器兩大核心技術。
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