制造業與服務業對自動化需求的日益增長正推動人形機器人的快速發展。隨著自由度（DOF）的增加及對環境響應速度的提升，人形機器人已變得更加復雜精密，從而能更逼真地模擬人類動作。更高自由度意味著人形機器人需要更多電機驅動裝置，而電感在人形機器人的電機控制、電源管理、信號處理系統發揮著重要的作用。

一、電感器在人形機器人中的主要應用

電感器在人形機器人中主要應用于電機驅動、電源管理和信號處理等方面。

電機驅動：市面上高端人形機器人通常擁有40-50個關節電機，這些電機決定了機器人的自由度與靈活性。電感器通過儲能、平滑電流驅動電機平穩轉動，助力人形機器人電機控制系統實現關節運動、姿態調整與動態平衡。電機驅動裝置和大功率負載需電感器具備高飽和電流特性，并有大電流承載能力，以應對瞬時電流波動。同時要低損耗，以提升系統效率，延遲續航時間。

電源管理：電感器是電源管理系統DC-DC轉換器（如Buck、Boost電路）的核心元件，其為AI處理器、傳感器、通信模塊等提供不同電壓的穩定電源，優化能量分配與轉換效率。要求低直流電阻（DCR）、高轉換效率以減少功率損耗，并具備高飽和電流和良好的溫度穩定性。

信號處理：在信號處理系統中，電感器主要用于抑制高頻噪聲和EMI，確保信號的純凈度。例如，在感知系統，助力實現人形機器人對外界環境的感知與交互反饋。在通信與控制系統中，電感器通過采用EMI設計，確保雷達、攝像頭、無線通訊等模塊的抗干擾能力，提高設備的運行穩定性。

圖1人形機器人關節電機主要位置（圖片來源于TI）

二、人形機器人對電感器的需求

人形機器人電子系統復雜，要實現精確的運動控制和可靠的通信，離不開電感器等基礎元器件的支撐。而人形機器人的技術特點也決定了其對電感器產品性能及結構設計的高要求。其要求主要如下：

１、小型化與高功率密度
人形機器人內部空間極其緊湊，集成了大量的電機、計算單元（CPU/GPU）、傳感器等，電源電路板（如POL，負載點轉換器）必須小型化。要求電感器體積小、重量輕，以適應緊湊的結構設計，同時還需具備高功率密度，能在小體積內實現高功率處理能力。采用一體成型或屏蔽結構的電感，可以在較小的物理尺寸下承受非常大的飽和電流和溫升電流，這對于在有限空間內實現高功率輸出至關重要。

２、抗電磁干擾性能強
機器人內部電磁環境復雜，有高速數字電路、電機驅動器的強開關噪聲、敏感的傳感器（如IMU、攝像頭）等。采用非屏蔽電感會產生強磁場，成為電磁干擾源，嚴重影響傳感器讀數和控制系統的穩定性。而屏蔽式電感磁泄漏極小，有效降低電磁干擾，保證了系統內其他部件的可靠運行。因此，磁屏蔽結構的一體成型電感、大電流電感和功率電感是較為理想的選擇。

３、高飽和電流
機器人的動態負載變化劇烈，例如突然起步、奔跑、舉重物時，電機和計算單元的電流會瞬間飆升。電感器必須能在大電流下不發生磁飽和（即電感值不急劇下降），否則電源環路會失控，導致系統電壓崩潰、重啟。所以電感需要具有“軟飽和”特性，即在接近飽和電流時，電感值是緩慢下降的，而不是懸崖式下跌。這為電源控制系統提供了緩沖，增強了系統的可靠性。

４、抗振動沖擊性能強
人形機器人動作頻繁，機械振動較多，電感需具備抗振動和沖擊能力，其焊點要牢固，外殼和內部線圈能承受機械應力。一體成型結構的電感將線圈完全固化在磁性材料內部，具有極高的機械強度，抗震、抗沖擊能力非常強，因此在人形機器人系統中應用非常廣泛。

５、適應高頻及高溫環境
機器人內部存在高頻 PWM 控制、無線通信等高頻信號，電感需有良好的高頻特性，能有效抑制高頻干擾，減少紋波和噪聲，同時在高頻下保持較低的能量損耗，提高轉換效率。

除此之外，機器人長時間運行會產生較高溫度，電感要能在高溫環境下保持電感值穩定，Q 值下降幅度小，性能不易退化，確保機器人在長時間工作中電感性能可靠。

圖2 電感器在人形機器人中的應用

三、科達嘉人形機器人電感方案

在人形機器人這種集高功率密度、高效率、高可靠性、復雜EMI環境和嚴苛機械條件于一體的應用中，大電流、屏蔽式、合金粉末磁芯電感憑借其綜合性能優勢，成為了電源電路（尤其是核心計算單元和關節電機驅動器的POL電源）中無可爭議的主流選擇。其設計完美地平衡了性能、尺寸和可靠性這三大核心挑戰。

科達嘉通過自主研發和技術創新，為人形機器人提供適配的電感解決方案，公司推出了磁屏蔽結構大電流電感、輕薄型一體成型電感、貼片功率電感等多個類別、多個型號產品。可提供不同的電氣特性，滿足人形機器人不同場景對電感器的高性能需求，并被廣泛應用于機器人通信導航模塊、電源模塊、電機驅動模塊、機器人控制板等模塊中。

1、緊湊型大電流電感
緊湊型大電流電感主要應用于人形機器人電機驅動、電源管理系統中的DC-DC模塊。大電流電感采用科達嘉自主研發的低損耗金屬磁粉芯材料，具有高飽和電流、低損耗、高轉換效率、高工作溫度等特點，確保人形機器人的性能及續航能力。大電流電感飽和電流可高達422A，工作溫度可高達170℃ 。同時，產品采用磁屏蔽結構，具有較強的抗電磁干擾性能。充分滿足人形機器人對高飽和電流、高工作溫度和低電磁干擾等方面的需求 。
推薦型號：CSBX、CSBA、CSCM、CSUT、CSCIL等。

2、輕薄型一體成型電感
一體成型電感主要應用于人形機器人顯示模塊、觸摸屏控制模塊、DC-DC模塊等。一體成型電感采用科達嘉自主研發的低損耗合金粉末壓鑄，低損耗，高效率，應用頻率寬，可將蜂鳴噪聲降低至超低。采用輕薄型設計（最小尺寸2mm），節省PCB空間，適合高密度貼裝，且具有很強的抗機械沖擊和振動能力（抗振動性能達10G以上），滿足人形機器人對高功率密度、高穩定性等需求。
推薦型號：CSAG、CSAC、CSAB、CSEB、CSHB等。

3、貼片功率電感
科達嘉貼片功率電感主要應用于攝像頭模塊、音頻模塊、DC-DC模塊等，可滿足對電感小尺寸、大電流、高轉換效率等需求。
推薦型號：SPRHS、CSUS、CRHSM、VCRHS、SPQ等。

作為磁性元件技術領域的領先供應商，科達嘉電子專注電感研制24年，工程師可根據人形機器人各子系統對電感器的具體性能需求匹配合適的電感值、額定電流、開關頻率、產品尺寸等，也可聯系科達嘉銷售人員詳細咨詢。


審核編輯 黃宇

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