로봇에 힘을 더하다: RECOM의 DC 전원 솔루션을 만나보세요
고급 로봇 기술 응용을 위한 전력 변환기는 크게 두 가지 그룹으로 나눌 수 있습니다: 드론, 자율 이동 차량(AGV), 자율 이동 로봇(AMR)과 같은 주로 배터리로 작동하는 이동형 로봇(Mobots)과, 로봇 팔, 선형 조립 로봇 및 협동 로봇(Cobots)과 같은 보통 전원으로 작동하는 고정 설치형 로봇.
거의 모든 로봇은 바퀴, 액추에이터 또는 그리퍼 메커니즘을 작동시키기 위해 브러시리스(BLDC) 또는 스테퍼 모터와 같은 DC 드라이브를 사용하므로, 필수 전원 공급 장치 요구 사항은 이동식 로봇의 경우 DC/DC 변환기이거나 고정식 로봇의 경우 AC/DC 변환기입니다. 특히 창고 운송이나 공항, 건설 현장 또는 군사 용도와 같은 오프로드 환경에서 사용되는 일부 중장비 이동 로봇은 두 개의 배터리 시스템을 갖추고 있습니다. 하나는 고전압 트랙션 배터리이고, 다른 하나는 온보드 컨버터를 통해 제공되는 전자 장치를 구동하는 저전압 배터리(12V 또는 24V)입니다.

모바일 로봇용 보드 장착 DC/DC 컨버터는 특히 드론의 경우, 컴팩트하고 경량이며 견고해야 합니다. 고정 로봇용 AC/DC 컨버터는 범용 입력 전압을 지원하며, 높은 전력 밀도를 가지면서 팬 없이 작동할 수 있어야 합니다.
이 모든 변수는 다양한 전원 공급 요구 사항으로 이어집니다:
로봇 응용 분야에서의 DC/DC 컨버터
최대한 많은 저장된 배터리 에너지를 활용하려면 넓은 입력 전압 범위가 필요합니다. 예를 들어, 48V 리튬 이온 배터리의 경우 20V–60V의 정격 입력 전압 범위를 가지지만 짧은 100V 과도 현상을 처리할 수 있는 DC/DC 컨버터가 필요합니다.
많은 배터리 화학 방식, 특히 리튬 이온(Li-Ion) 배터리는 과도한 방전으로 인해 되돌릴 수 없는 손상을 입을 수 있습니다. 따라서 전압이 너무 낮아지면 자동으로 전원을 차단하는 내장 저전압 잠금 해제(UVLO)가 포함된 DC/DC 컨버터가 유용합니다.
모봇(Mobots)은 일반적으로 로봇을 이동시키는 데 필요한 전력을 제공할 수 있는 고전압 구동 모터 배터리를 갖추고 있지만 모든 센서, 카메라, 통신 인터페이스 및 움직임 감지기를 작동시키기 위해서는 낮은 전압 버스(일반적으로 5V)가 필요합니다. 시스템의 고장 허용도를 최대화하기 위해 각 하위 시스템을 독립적으로 전원 공급하기 위해 여러 저전력 DC/DC 컨버터를 사용하는 것이 일반적입니다. 각 DC/DC 컨버터는 컴팩트하고, 경량이며, 지속적으로 단락 회로로부터 보호되어야 하며, 올바른 전원 켜기/끄기 순서를 가능하게 하는 활성화/비활성화 제어를 갖추고 있어야 합니다.
DC 모터는 정상적인 작동 전류에 비해 매우 높은 정지 전류를 갖고 있으며, 급가속 시 높은 피크 전류를 요구할 수도 있습니다. 전원 공급 장치는 이러한 높은 피크 전류와 함께 브레이킹 시 모터에 의해 생성되는 상당한 역기전력(back-EMF) 전압을 처리할 수 있어야 하고, 또한 단락 또는 장기간의 정지 상태에서 안전하게 부하를 차단하여 모터 권선이 과열되는 것을 방지해야 합니다. 예를 들어, RPMGS-20는 정격 출력이 240W이지만, 과부하 보호가 작동하기 전에 짧은 시간(몇 초 동안) 동안 480W를 공급할 수 있습니다.
버크/부스트 DC/DC 컨버터(출력 전압이 입력 전압보다 낮을 수도, 높을 수도, 같을 수도 있음)는 변동하는 배터리 전압을 고정 공급 전압으로 안정화하여 배터리 충전 상태와 관계없이 모터 성능이 일정하도록 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 48V 리튬 이온 배터리는 완전히 충전되었을 때 53V를 제공하며, 거의 방전 상태일 때에는 43V를 제공합니다. RBBA3000은 배터리가 충전되는 전체 범위에서 고정된 48V 출력을 제공하도록 프로그래밍할 수 있습니다.
코봇은 인간과 함께 사용하도록 설계되었으며, 무거운 물체를 들어 올리는 작업을 도와주거나 복잡한 조립 과정에서 작은 부품을 선택하고 제공하는 데 도움을 줍니다. 코봇은 힘 센서, 카메라 기반 가상 경계 및 AI 음성 활성화 제어와 같은 다양한 기술을 사용하여 인간과 동일한 물리적 공간을 안전하게 공유할 수 있도록 합니다. 코봇은 일반적으로 메인 전원을 사용하지만, 모든 서브시스템을 독립적인 단일 출력 또는 이중 출력 DC/DC 컨버터를 통해 전력을 분배하는 아키텍처를 사용하여 시스템의 안전성을 높이고, 실패를 방지하는 안전한 작동을 보장합니다.
온보드 컨버터는 DC/DC 컨버터의 특수 카테고리로, 이동 가능하며 Mobots와 동일한 가혹한 환경 조건에 노출됩니다 – 예를 들어, 높은 충격 및 진동, 습기 많고, 젖거나, 더러운 환경에서의 사용, 그리고 특별한 이동 장비 안전 규정을 준수해야 하는 것 등이 포함됩니다. 게다가 서로 다른 트랙션 배터리 팩으로부터 공급되기 때문에 넓은 입력 전압 범위와 조정 가능한 출력 전류 제한이 유용합니다.
로봇 응용에 적합한 일부 선택된 RECOM 제품:
| 부품 | 전력 | 종류 | 입력 | 출력 | 모봇 | 로봇 | 코봇 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| RP10-RAW | 10W | 절연 | 36 – 160VDC | 3.3 – 24V12V/24V @ 40A/21A / ±5V – ±15V | x | x | x |
| RPMH-1.5 | 36W | Buck DC | 최대 60VDC | 3.3 – 24V @ 1.5A | x | x | |
| RPH-3.0 | 45W | Buck DC | 최대 55VDC | 1 – 15V @ 3A | x | x | |
| RPMA-8.0/OF | 132W | Buck DC | 최대 53VDC | 3.3-16.5V @ 8A | x | x | |
| RPMGS-20 | 240W | Buck DC | 최대 75VDC | 3.3-8V 또는 8-24V @ 20A | x | x | x |
| RPMGQ-20 | 240W | Buck DC | 최대 75VDC | 3.3-8V 또는 8-24V @ 20A | x | x | x |
| RBBA3000 | 3 kW | Buck/Boost DC | 9 – 60VDC | 0 – 60V @ 50A 조정 가능한 전류 제한 |
x | x | x |
| RMOD300-EW | 300W | 온보드 DC | 18 – 60VDC | 12.2V/13.7V @ 24A/22A | x | ||
| RMOD300-UW | 300W | 온보드 DC | 18 – 106VDC | 12.2V/13.7V/24.5V @ 24A/22/12A | x | ||
| RMOD500-W | 500W | 온보드 DC | 32 - 96VDC | 12V/24V @ 40A/21A | x | ||
| SD4000 | 4 kW | HV 온보드 | 320/450/600 VDC | 24/48V @ 160/83A | x | x |
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