（文章來源：21IC電子網(wǎng)）

掃地機器人車輪的力量決定了它的越障能力。為了能夠通過厚地毯和越過門檻，其電機功率需要達到至少30W或更高。如果發(fā)生失速或過載事件，例如車輪被電線卡住，電機繞組電流將立即上升。延遲檢測到這種情況會導致電機過熱并縮短其壽命。

在該應用中用作運算放大器（op amps）電機控制系統(tǒng)中的電流感測電路的關(guān)鍵參數(shù)是壓擺率。例如，當發(fā)生失速事件時，繞組電流會從0．5A上升到3．5A，運算放大器的相應輸出為0．5V至3．5V（50mΩ分流電阻和20－V／V增益）。使用壓擺率為0．5V／μs的運算放大器時，階躍變化的安定時間約為6μs，而使用TI的TLV905x等壓擺率為15V／μs的運算放大器，相同階躍變化的安定時間僅為0．2μs。因此，使用瞬態(tài)響應速度提高30倍的TLV905x將增加控制器執(zhí)行過流保護的余量。

擴大電池容量是掃地機器人面臨的一大重要設(shè)計挑戰(zhàn)。消費者期望機器人在需要再次充電前，能夠完成一個完整的清潔周期。使用低質(zhì)量電流感測的高輸出電壓紋波將產(chǎn)生無法使用的電池容量。例如，如果4．2V時的電池精度為±3．5％，經(jīng)過250次充電循環(huán)后會將可用電池容量降低至40％，而如果4．2V時的電池精度為±0．5，則會使可用電池容量保持在85％。

電壓和電流感應電路在控制回路中產(chǎn)生反饋電壓和電流信號。為了實現(xiàn)高精度和穩(wěn)定性，偏移電壓和溫度漂移是此處所用運算放大器的兩大關(guān)鍵參數(shù)。監(jiān)控電池組的溫度是掃地機器人的一大主要安全問題。與溫度傳感器的解決方案相比，監(jiān)控電池組溫度的具有成本效益的方法是使用NTC熱敏電阻感測電路。溫度感測不準可能導致電池組過熱或燒壞。

測量溫度的一種方法是使用電阻和熱敏電阻來分配電源，并將分壓器輸出直接連接到系統(tǒng)控制器內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）引腳。分壓器的輸出阻抗很低，輸出電壓范圍對ADC來說并不理想，因此這種方式效率不高，且測量結(jié)果不準確。當掃地機器人構(gòu)建環(huán)境地圖時，里程計應提供用于繪圖的準確行進距離。里程計測量不準將導致機器人的定位和導航精度較低。

測量里程的常用方法是使用光電解碼器或霍爾效應傳感器并對脈沖進行計數(shù)，以獲得里程信息。通常來講，里程計安裝在車輪內(nèi)部，因此印刷電路板走線很長，更容易受到開關(guān)噪聲的影響，從而導致輸出信號在MCU的輸入端口失真。

系統(tǒng)控制器通常位于控制板的中心，而電機安裝在電路板的邊緣。因此，直接連接到MCU端口的驅(qū)動信號更容易產(chǎn)生噪聲或失真，導致電機意外運行。

此處的解決方案是加裝一個用作增強器的運算放大器，而不是將驅(qū)動信號與MCU引腳連接的電路?？刂破魍ㄟ^圖騰柱場效應晶體管驅(qū)動器產(chǎn)生PWM信號，以驅(qū)動H橋功率晶體管。PWM增強器電路有助于最大限度地減少延遲并增強PWM信號，同時降低噪聲和失真。

防跌落傳感器用于檢測樓梯的高度，而碰撞傳感器用于檢測掃地機器人周圍的障礙物。距離檢測出錯時，會導致傳感器性能不準，從而發(fā)生碰撞或跌落事件，并導致機器人損壞。具有低輸入偏置電流的互阻抗運算放大器電路在此處被廣泛使用。

TI的TLV906x、TLV905x和TLV900x通用放大器非常適用于上述的六種情況，設(shè)計人員可以利用其縮短產(chǎn)品上市時間，并克服常見的設(shè)計挑戰(zhàn)。