近年來，隨著科技的飛速發展，人們對生活品質的要求越來越高，智能家居的需求日益旺盛。這種需求推動了人工智能和物聯網等技術的革命性飛躍，使得“解放雙手”的理念逐漸深入人心，成為了一種新的生活方式。據中國家電網權威發布的《2024年掃地機器人市場發展白皮書》揭示，中國掃地機器人市場呈現出爆發式增長，一舉成為全球最大的掃地機器人消費國。

上海貝嶺可提供一系列高性能模擬、數模混合集成電路和功率器件，其中直流有刷電機驅動、運放、模擬開關、電平轉換、音頻功放、電源管理、X電容放電芯片、LED驅動、MOS管等可應用于掃地機器人。

方案介紹

圖1 掃地機器人應用框圖

上海貝嶺已有直流有刷電機驅動、運放、模擬開關、電平轉換、音頻功放、電源管理、X電容放電芯片、LED驅動、MOS管等一系列產品可滿足掃地機器人應用。

直流有刷電機驅動

一臺掃地機器人中一般包含5～7個電機，按照功能區分一般分為1～2個行走電機、1～2個邊刷電機、1個滾刷電機、1個吸塵電機、1個激光電機。其中除吸塵電機對電機的轉速以及效率要求較高，需選擇直流無刷電機外，其余電機多采用單個或雙個（步進電機）直流有刷電機。上海貝嶺可提供全系列直流有刷電機驅動芯片（產品優勢介紹如下），選型如表1所示。

高集成度、簡化了系統設計中所需要的外圍元器件；

高可靠性、集成OTP、OCP等保護功能為系統安全、可靠的運行保駕護航；

覆蓋型號廣，可根據電機的工作電壓、電流選擇性價比更高的電機驅動解決方案；

封裝種類多，可提供多款小型化封裝產品，節約PCB設計面積。

表1 直流有刷電機驅動芯片選型表

運放

為保證掃地機器人在運行過程的安全、可靠，電機部分的過流采樣、堵轉等功能都需要通過運放采集和放大信號，多采用通用或低噪聲系列運算放大器實現此功能。另外，在掃地機器人中的激光定位模塊中，對信號的采樣精確度要求較高，一般采用高精度運算放大器。上海貝嶺可提供一系列高可靠性的運算放大器如表2所示，其中低噪聲運算放大器系列BL37XX具有較低的噪聲性能，噪聲參數對比如表3所示。

表2 運算放大器選型表

表3 BL37XX噪聲參數對比表

模擬開關

在部分掃地機器中，由于需要處理的傳感器信號比較多，MCU的IO資源緊張，需要對IO口進行復用。此類應用一般只走信號傳輸，對模擬開關的導通內阻沒有過高要求。上海貝嶺可提供一系列工業級、高可靠性性、低功耗、高帶寬的模擬開關，選型表如表4所示。

表4 模擬開關選型表

電平轉換

在部分掃地機器人中，由于外設的I/O電壓和MCU的I/O口電壓不一樣，導致兩者之間無法直接通訊。一般會在外設和MCU之間增加電平轉換芯片。低功耗、高性價比的兩通道電平轉換芯片BL15102可以滿足此類應用，參數對比參見表5。BL15102典型應用圖如圖2所示。

表5 BL15102靜態電流測試對比表

圖2 BL15102典型應用原理圖

音頻功放

另掃地機器人的語音模塊中，通常需要根據實際需求選用AB類或D類音頻功放來驅動其中的揚聲器。上海貝嶺可提供一系列針對此應用的音頻功放，選型表如表6所示。

表6 音頻功放選型表

電源管理

掃地機器人供電電壓一般采用4節鋰電池，無法直接給模塊和MCU等供電，需要采用DC/DC、 LDO降壓后給各子模塊供電。上海貝嶺電源管理芯片選型表如表7所示。

表7 電源管理芯片選型表

X電容放電芯片

在部分掃地機器人的大功率充電座電路中，對待機功耗以及安規漏電有一定的要求，需要在X電容端增加X電容放電芯片以滿足節能（低待機功耗）、安全保護(低安規漏電）等要求。上海貝嶺推出的ME8701是一款X電容自動放電芯片，當230VAC輸入時，會有極低的電流流進芯片，將功耗降至5mW以內。當230VAC斷電后，ME8701與串聯放電電阻相連，可自動對X電容進行放電。這種工作方法有助于靈活選擇安規電容，優化EMIπ型濾波電路，降低電感成本。ME8701可滿足此類掃地機器人的應用需求，典型應用圖如圖3所示。

圖3 ME8701典型應用原理圖

LED驅動

在部分高端掃地機器人應用中，為了給用戶提供更好的使用體驗以及視覺感受，需要通過LED驅動芯片控制LED的恒流精度、亮暗、顏色變化以及圖案組合等效果。上海貝嶺推出

ME7502是一款采用I2C通訊的恒流LED驅動芯片，具有32階電流統調功能。由16根段輸出、12根位輸出組成192個點陣，每一個點具有256階PWM占空比調整可滿足此類應用需求，典型應用圖如圖4所示。

圖4 ME7502典型應用原理圖

MOS管

上海貝嶺可提供一系列應用于掃地機器人的高可靠性的MOS管，選型表如表8所示。

表8 MOS管選型表