機器人開關機電路設計和優化

在電池供電的機器人系統中，很多時候都要採取按鍵開機和軟體關機的模式，很常見的一種方式如圖一所示：

圖1：常用開機電路原理圖

該電路實現的功能有：

a）防電源反接功能；

b）開機按鍵按壓後供電，系統能夠偵測到按鍵按下，確認後通過IO接管供電控制；

c）當應用程序確認關機後，系統通過IO控制關機電路，自動斷電；

圖1電路的設計基本能夠滿足功能需求，具體方案為：

D3實現電源輸入防反接；

通過U4導通控制實現硬體加電和軟體關斷；

通過D5實現按鍵檢測和防止關機後漏電流；

該電路圖存在的主要問題為：

a）SS34存在將大壓降，在重負載情況下電池電壓下降比較厲害，會影響到系統供電安全；嚴重的會導致電機無力，感測器漂移，甚至系統自動關機；

b）SS14作為按鍵檢測部件，正嚮導通電壓過高（0.4V），封裝過大；

c）U4的工作點設置不合理，導通阻抗過大，在大負載情況下發熱厲害；

d）按鍵部位沒有防靜電器件；

e）圖紙布局凌亂，標號混亂；

基於以上原因，改進電路圖如圖2所示。

圖2：改進後開機電路原理圖

改進說明如下：

a）利用機械防呆實現電源防反接，取消SS34，在大負載情況下可以減少0.4V以上壓降；

b）增加D2防靜電；

c）改SS14為MSR0320，導通壓降0.27V；

d）重新計算MOS管工作點，合理選擇R1和R2的阻值；

e）重新布局布線；

f）重新命名和標註；

經過實際改進後，電路更加安全可靠，性能得到明顯提升。

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