1 系统说明

扫地机器人也被称为机器人真空吸尘器，已经存在大约 23 年，它正在变得更加智能和自动化。人们期望机器人能够在需要再次充电之前执行完整的清洁循环。随着扫地机器人中添加的功能（例如拖地、音频交互、导航厚地毯和爬升阈值）越来越多，整个清洁周期的功率要求越来越高，因此电池容量越来越大，通常从 2600mAh 到 5200mAh 不等。

同时，这也提高了对电池充电器的要求。以下各项列出了车载充电器的一般要求，这意味着充电器电路在机器人的主板上实现，广泛用于全球几乎所有品牌的扫地机器人：

• 高充电电流
• 具有成本效益
• 小尺寸
• 高充电电压精度
• 高充电电流精度
• 易于设计

大多数车载充电都通过分立式解决方案实现。最具代表性的是使用系统微控制器 (MCU) 作为数字控制器的异步降压拓扑充电器。图 1-1 展示了此解决方案的方框图。

该解决方案是一款数控开关模式电源 (SMPS)；数字控制 是指采样反馈信息和闭合环路，该误差放大器被模数转换器 (ADC) 和数字滤波器取代，补偿器采用数字信号处理技术来构建 PWM 的控制力度。

以下各项列出了此解决方案的数个优缺点：

• 由于 ADC 采样率有限和奈奎斯特香农采样定理，开关频率有限，通常在 50kHz 到 100kHz 的范围内
• 需要较大的电感值和输出电容器来满足严格的输出电压调节要求，并且需要较大的尺寸来占用电路板面积
• 异步降压拓扑具有低效率和低热性能，受续流二极管功率耗散的影响时尤其如此
• 为了实现稳定的闭环并保持多个 MCU 资源占用的复杂数字信号处理技术（例如存储器、PWM、ALU、ADC），充电电压精度取决于 ADC 基准电压的精度，充电电压精度约为 ±3%。

此参考设计在上述分立式解决方案及完全集成式解决方案之间开发了一种具有竞争力的解决方案。