GaN又破解一个机器人技术难题

目前，人形机器人产业正在蓬勃发展，但是电池技术仍然制约人形机器人的发展，主要体现在电池续航短、充电慢和电池安全，而GaN技术将在这三个方面为机器人产业提供助力。

此前，中科无线半导体已经为人形机器人开发了创新的GaN技术，解决关节电机空间受限问题，并且提升了电池续航。最近，该公司又针对机器人的充电慢和电池安全问题，开发出了新的GaN技术方案。

人工智能技术的突破推动家庭机器人更智能地感知、理解和响应环境变化，其融入家庭已是大势所趋。但据中科无线半导体介绍，相比于传统消费电子、新能源汽车领域，人形机器人对锂电池的快充安全提出更为严苛的性能要求。

这是因为家庭服务机器人动力通常需要采用“高倍率大容量”锂电池，例如特斯拉Optimus搭载的2300W锂电池，续航约5小时，但这类电池进入家庭仍存在一些安全风险。

据了解，近年来，我国由电池充电引起的火灾事故频发，行业监管难度加大。加之劣质电池、改装电池等问题，以及未来推行的锂电池回收再利用计划等，这些均对家庭安全构成巨大挑战。为此，国家明确法律规定，禁止在高层民用建筑（高度＞24米）内停放或为任何容量的电池（包括常见的48V/20A/960W规格）充电。

针对服务机器人等家庭应用场景的充放电技术挑战，最近，中科无线半导体开发了新型GaN技术和更先进的专用AI ASIC芯片来满足人工智能时代的产品生态需求。

据介绍，中科无线半导体专为机器人定制开发了氮化镓（GaN）ASIC智能快充芯片系列（型号为CT-3602、CT-1020、CT-1007、CT-1901）。该系列采用“氮化镓ASIC芯片+GaN功率管”集成的差异设计，覆盖65W、100W、200W及1000W四种功率规格，内置快充协议。

▲中科无线半导体氮化镓ASIC智能快充芯片系列

该芯片能响应1000W超充场景下即时监测电池状态，通过人工智能算法技术和高采样率的ADC监测，对电子迁移过程形成全周期充电闭环监控和管理。该芯片还能对电池充电过程的电压、电流、电池热失控、过充保护、电流突变和劣质电池进行安全监测，降低异常电流引起的电子迁移风险和极端工况下的断充响应，以降低“高倍率大容量电池”在家庭环境下的充电安全。此方案是专业为家庭机器人、工业机器人、医疗机器人等高功率高倍率电池充电应用场景设计的专用智能超充ASIC芯片解决方案。

▲目前，该芯片技术已获得多项发明专利。

中科无线半导体表示，这次推出的氮化镓ASIC智能快充芯片系列主要具备以下4个技术优势：

1. 氮化镓合封：ASIC芯片与GaN HEMT键合，实现高频高效；模块体积缩小30%，低内阻特性降低导通损耗；采用LLC设计结构使得系统效率达98%以上，充电发热减少25%，完美适配机器人对空间紧凑性与低发热的双重要求。

2. 超低功耗：延长待机“静默时间”。启动电流仅4μA，轻载/无负载时自动进入Burst Mode（脉冲模式），待机功耗低至0.3mW，显著降低机器人非作业状态的能耗，延长“静默待机时间”，减少频繁补能需求，尤其适用于巡检、仓储等需长时间待命的场景。

3. EMI优化：保障传感器稳定运行。通过内置抖频（周期4ms±8%）、300ns前沿消隐（消除开关毛刺）及同步斜坡补偿（增强CCM稳定性）、EMI峰值比同类芯片低10dBμV，以延长电池使用寿命。

4.AI保护：实现全场景充电保护。集成逐周期OCP（峰值电流限制）、VCC过压保护（OVP）、过流保护、电流突变保护、欠压锁定（UVLO）、输出短路保护、过温保护（OTP，150℃触发/120℃释放）及软启动功能，结合多模态人工智能技术对电子迁移过程形成的充电闭环监控以及突发断充后对电池进行自检，检测数据通过协议接口上传到用户端APP，能实现即时对充电状态下的突发事故给予人为干预。

中科无线半导体的“氮化镓ASIC芯片+GaN HEMT”设计，精准契合具身机器人在家庭环境下充电安全的核心需求，将助力机器人产业走得更稳健、更快速。

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本文发自【行家说三代半】，专注第三代半导体（碳化硅和氮化镓）行业观察。

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