【中微爱芯】【应用笔记】扫地机器人应用解决方案
行业介绍 /Industry introduction
扫地机器人，作为智能家居设备的新兴代表，近年来广泛受到年轻人的青睐和重视，已经逐渐成为家庭及办公环境中的必需品。随着各地落实新一轮消费品以旧换新政策，家电市场的换新需求被激活，根据奥维云数据显示，2024H1中国扫地机销售额同比增长19%，重回较快增长通道，在整个清洁电器内部占比达到41%，稳坐清洁赛道头把交椅。
应用案例 /Application case
扫地机器人的运作主要依靠一系列的芯片和传感器来实现。这些芯片和传感器负责导航、避障、路径规划以及吸尘等功能。其中，主控芯片是扫地机器人的大脑，负责协调机器人的各项动作，包括吸尘、移动和避障等。而传感器则负责接收周围环境的信息，帮助机器人做出正确的判断，除了主控芯片和传感器之外，扫地机器人还需要用到其他一些芯片，如音频功放芯片、运放芯片、电源管理芯片等。这些芯片共同协作，使扫地机器人能够自主地完成清洁工作。
应用框图 /Application block diagram
LDO
LDO输出纹波小，噪声小，有利于扫地机器人系统中的处理器和部分传感器的稳定运行。在输入输出压差不大的情况下，LDO是电源管理方案的优选。
⚫ AiP73XX系列电路输入电压范围宽，最高可达30V,具有多个固定输出电压，从1.8V覆盖至5V，且可提供高达300mA的驱动电流，电路内部设有过热、过流及安全工作区补偿等功能，可提供SOT-89封装形式。
⚫ AiP76XX是一款高性能、低压差系列线性稳压器。具有超低噪声、超快响应和高 PSRR 的特点，同时集成了过流保护和热过载保护，提高了电路的可靠性。AiP76XX提供多种输出电压版本选项，包括固定版本和可调版本，在工作条件下输出电压精度为+2%，可提供SOT23-5/DFN4封装形式。
电源监控 /Power monitoring
看门狗、复位电路一般用于监控和保护电子系统的稳定运行。在扫地机器人中，看门狗、复位电路可以确保电源存在异常波动或MCU程序跑飞时，及时对MCU进行复位，使其仍能处于正常运行状态，避免电机等设备无法正常控制而造成损坏，提高系统稳定性。
运放/电流检测 /Operational amplifier/Current detection
在扫地机器人的方案中，运放的核心功能是对各类传感器输出信号进行放大，方便对模拟信号进行处理和判断。通过运放精准检测电池的电压电流，能够提供准确的电池容量信息以及系统电流的状态，这对于扫地机器人的电池健康状态以及系统运行可靠性极为重要。此外，运放产品配合各类传感器使用，能够帮助扫地机器人的避障等动作拥有更高的精准度。
⚫ AiP321LV/358LV/324LV系列运算放大器可提供低电压操作和轨到轨输入输出特性，具备极好的带宽和压摆率。该系列运算放大器的单位增益稳定，输入偏置电流低，非常适用于传感器接口、有源滤波器等应用，提供SOT/SOP/TSSOP/MSOP封装形式。
⚫ AiP86XX系列为纳安功耗轨到轨输入/输出运算放大器,有单通道、双通道和四通道三种选择，增益带宽积为有5kHz、15kHz和100kHz三种选择。该系列电路工作电压低至1.4V，设有关断引脚，静态电流低，适合电池电流检测和传感器调节等低频应用。
⚫ AiP8199系列电路是一款零漂移、双向电流检测放大器，该系列电路有3种固定增益可选：50V/V，100V/V，200V/V，采用零漂移架构，失调低。典型条件下，AiP8199消耗的电源电流为110μA。可用于高、低侧电流检测，提供SOT363封装。
模拟开关 /Analog switch
模拟开关主要是采用MOS管的开关方式实现了对信号链路关断或者打开，从而完成信号选通及通断功能。由于其功能类似于开关，且可以传输模拟信号，因此称为模拟开关。在方案中模拟开关负责对各类传感器信号进行选通，可节省ADC或IO口的使用数量。
⚫ AiP74HC4051是一款八选一模拟开关电路，内置3个地址选择端（A0～A2），低有效的使能输入端（
），8路独立的输入/输出端（Y0～Y7）及公共输入/输出端（Z）。电路内部有8个双向模拟开关，每个开关的一端连接到独立的输入/输出（Y0～Y7）端，另一端连接到公共的输入/输出（Z）端。
⚫ AiP74LVC1G3157是一款二选一模拟开关产品，该电路可以用于数字或模拟信号的多路复用。当AiP74LVC1G3157电路在5V供电电压下运作，它具有低于6Ω的导通阻抗，能够确保信号的高完整性。该芯片可提供超小封装XSON6以及SOT363和SOT23-6封装。
LED显示驱动 /LED driver
在扫地机器人、洗地机中，常使用LED进行设备状态指示，同时部分机型也会增加LED氛围灯效，为用户提供更好的使用体验和视觉效果。
⚫ AiP33504/06/10分别是4通道/6通道/10通道直驱型恒流LED列驱动电路，可用于多种场合指示灯驱动，让设备状态一目了然。每个通道通过软件独立调节输出占空比，从而可以单独控制通道所驱动的LED的显示亮度，提供SOP/MSOP/DFN/QFN等封装形式。
⚫ AiP33629是一款9 GRID×16 SEG的低功耗高亮度恒流LED驱动芯片，支持两种电流调节方式，单端最大可输出45mA，单点256级调光，全局64级调光，多用于RGB炫彩呼吸显示。可提供SOP32/ESOP32/LQFP32/QFN32封装。
功放 /Power amplifier
扫地机器人拥有丰富的人机交互功能，音频功放能够为用户带来更好的体验以及产品附加值。
⚫ AiP1350是一款最大输出4W的单声道D音频功率放大器，输出端无需驱动耦合电容、自举电容和缓冲网络也可正常工作，内置过热保护模块。在全带宽范围内降低了EMI干扰，最大限度地减少对其他部件的影响，可提供ESOP8封装。
⚫ AiP8002D一款单声道桥式驱动的音频放大器，电源5V供电，总谐波失真小于1%时，可向4Ω负载提供2W的平均功率。AiP8002D设置了SD引脚，当SD脚接至高电平时，芯片进入关断模式,静态电流典型值为0.5μA。AiP8002D具有较强的射频抗干扰能力，更适用带有蓝牙和WIFI模块的应用场景。
电机驱动 /Motor drive
马达驱动作为扫地机器人的关键组成部分，主要负责提供动力及操控设备运动方向。普遍采用直流无刷电机作为马达，该电机具备高效率、低噪音以及长寿命等诸多优势。
⚫ 中微爱芯推出了双通道H桥电机驱动器芯片AiP6133和单通道H桥电机驱动电路AiP6137/6138，每个H桥的输出驱动器由N沟道功率MOSFET组成，用于驱动直流电机和其他感性负载，广泛应用于运动控制类系统。
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关于中微爱芯
无锡中微爱芯电子有限公司成立于2004年，是一家以集成电路设计、测试、方案开发、销售和服务为主的高新技术企业，是工信部认定的集成电路设计企业、国家规划布局内的重点集成电路设计企业。产品已形成MCU、LCD显示、LED显示、通用逻辑、信号链、电机驱动、电源、音响、遥控器、通信、配套等多个系列近千款产品，覆盖消费电子、网通产品、工业设备、新能源、汽车电子等多个领域。
文案：李佳鑫
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