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低成本機器人AC-DC電源輸入：貼片橋堆的整流效率與熱設計考量

文章出處：常見問題 網責任編輯：東莞市平尚電子科技有限公司 閱讀量： 發表時間：2025-07-12 17:24:02

熱設計振動防護平尚科技經濟型選型

低成本機器人AC-DC電源輸入：貼片橋堆的整流效率與熱設計考量

在消費級機器人24V電源模塊中，傳統插件橋堆1.2V的正向壓降會浪費18%的輸入能量——相當于讓掃地機器人每日減少45分鐘續航。平尚科技開發的貼片橋堆（PS-BR系列），通過1.1V@3A的低VF特性與銅柱電極散熱技術，為低成本機器人構建高性價比整流方案，同時以進口品牌40%的成本實現85℃環境免散熱片運行。

商場機器人

低成本電源的雙重困局

消費機器人AC-DC轉換面臨核心矛盾：

整流效率黑洞：220V輸入時1.2V壓降產生3.6W熱耗（占輸入功率4.5%），需額外散熱片增加BOM成本￥1.2
空間熱堆積：30×20mm電源板區域溫升超35℃，電解電容壽命衰減50%
機械應力失效：振動導致焊點疲勞開裂，傳統橋堆失效率＞300DPPM
平尚方案采用超薄銅基板（0.8mm）+激光蝕刻電極：
正向壓降：1.1V@3A（較常規降低15%）
熱阻：8℃/W（自然對流）
振動耐受：通過IEC 60068-2-6（10G/500Hz）

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平尚科技的三維價值架構

1. 低損耗整流技術

氮化鋁陶瓷襯底（熱導率180W/mK）快速導散熱
動態壓降模型：
VF=ΦB + (kT/q)ln(I/AA（平尚ΦB=0.78eV）
實測85℃環境滿載時溫升僅38℃（競品＞68℃）

2. 極致成本控制路徑

成本項	平尚方案	進口方案	降本幅度
晶圓工藝	6英寸GPP芯片	8英寸玻璃鈍化	-30%
電極	激光蝕刻銅基板	鉬片金屬化	-65%
封裝	環氧模壓+銅柱引腳	陶瓷密封	-70%
（GBU-4封裝千顆價￥0.55 vs 進口￥1.4）

3. 熱-力協同強化

內嵌式銅柱電極（截面積3.2mm2，載流提升50%）
SnBiAg低溫焊料（抗疲勞強度提升3倍）
85℃/85%RH 1000小時測試后失效率＜50DPPM

橋椎選型

選型黃金四法則

法則1：功率-封裝匹配表

機器人功率	推薦封裝	最大電流	免散熱片條件
≤30W	ABS-2	1A	環境≤45℃
30-100W	GBU-4	3A	環境≤85℃
＞100W	GBJ-6	6A	加2cm2鋁基板

法則2：熱設計三要素

銅箔散熱：橋堆底部敷設≥4cm2/2oz銅箔（溫降8℃）
空氣通道：長邊平行進風方向（風速1m/s時溫降12℃）
熱監控點：在橋堆引腳根部布設NTC（精度±1℃）

法則3：經濟性驗證模型

% 綜合成本 = (能耗損失 + 散熱成本) + 采購成本% 平尚方案：壓降1.1V，千顆￥550；競品：壓降1.3V，千顆￥1400% 30W系統年運行2000小時，電價1元/度：% 年能耗差 = 30×(1.3-1.1)/220×0.8×2000 = ￥4.36% 散熱成本節省 = ￥1.2（免散熱片）% 千套年收益 = (4.36+1.2)×1000 + (1400-550) = ￥5,560+￥850

法則4：振動防護布局