1. 电源管理概述：扫地机器人电源架构、电池选型与PMIC介绍
大家好，我是老张。做嵌入式电源这块十几年了，今天咱们聊聊扫地机器人的电源管理。说实话，这玩意儿看着简单，不就是个电池加几个芯片嘛？但实际做起来，坑多着呢。
我记得刚入行那会儿，有个项目因为电源没设计好，样机跑着跑着就死机了。查了三天，最后发现是电池电压跌到保护阈值以下，PMIC直接切断了输出。嗯，从那以后，我对电源架构就特别上心。
1.1 扫地机器人的电源架构长什么样？
先看整体架构。说白了，扫地机器人的电源系统就干三件事：充电、放电、管理。
典型的架构是这样的：
充电器（24V/1A） → 充电管理芯片 → 电池组
↓
电池组 → PMIC（电源管理芯片） → 系统各模块
↓
↓—— 主控（3.3V/1.8V）
↓—— 电机驱动（12V/5A）
↓—— 传感器（5V/100mA）
↓—— WiFi模块（3.3V/500mA）
↓—— 激光雷达（5V/300mA）
你想想看，一个扫地机器人里，电压需求从1.8V到24V都有。主控要1.8V或3.3V，电机驱动要12V甚至更高，传感器5V就够。怎么把这些电压整出来？这就是PMIC的活儿。
关键点：电源架构设计时，一定要考虑各模块的功耗占比。我见过有人把电机驱动和主控用同一路电源，结果电机一启动，主控就复位。这坑，我踩过。
1.2 电池选型：锂电池 vs 镍氢电池
这是个大话题。选什么电池，直接决定了你的产品能用多久、多重、多少钱。
| 参数 | 锂电池（Li-ion/Li-Po） | 镍氢电池（NiMH） |
|---|---|---|
| 能量密度 | 150-200 Wh/kg | 60-120 Wh/kg |
| 标称电压 | 3.6-3.7V | 1.2V |
| 自放电率 | 约5%/月 | 约20%/月 |
| 循环寿命 | 500-1000次 | 500-2000次 |
| 成本 | 较高 | 较低 |
| 安全性 | 需保护电路 | 相对安全 |
我个人习惯，中高端扫地机器人首选锂电池。为什么？能量密度高，同样容量下更轻。你想想，扫地机器人要爬坡、要越障，重量每轻一点，电机负担就小一点。
但镍氢电池也有它的优势。我曾经做过一个低端产品，客户要求成本压到极致。最后选了镍氢电池，虽然重了点，但不用加保护板，充电电路也简单，整体成本降了30%。
避坑指南：选锂电池时，一定要看放电倍率。扫地机器人电机启动瞬间电流很大，我遇到过用1C放电的电池，电机一启动电压就跌到3.0V以下，系统直接掉电。建议选3C以上的动力电池。
1.3 电源管理芯片（PMIC）介绍
PMIC，说白了就是电源管理的大脑。它管着充电、放电、电压转换、保护这些事儿。
常见的PMIC功能模块：
- 充电管理：恒流恒压充电、充电截止、温度保护
- DC-DC转换：降压（Buck）、升压（Boost）、升降压（Buck-Boost）
- LDO：给噪声敏感模块供电
- 电池保护：过充、过放、过流、短路保护
- 电量计：实时监测电池剩余电量
我常用的几款PMIC：
| 型号 | 厂商 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| BQ25890 | TI | 集成充电、升压、电量计 | 中高端扫地机 |
| AXP223 | X-Powers | 多路输出、低功耗 | 入门级产品 |
| MAX77650 | Maxim | 超小封装、高效率 | 紧凑型设计 |
嗯，这里要注意一点：PMIC的静态功耗。有些PMIC待机时功耗高达几百微安，对于扫地机器人这种需要长时间待机的设备来说，这很要命。我建议选静态功耗低于10μA的PMIC。
警告：千万别为了省成本用山寨PMIC。我曾经在一个项目里用了某宝上买的便宜PMIC，结果充电时芯片直接冒烟了。后来查了datasheet，发现是仿冒品，参数全是假的。从那以后，我只从正规渠道采购。
1.4 实际设计中的几个要点
最后，分享几个我这些年总结的经验：
- 电池保护板一定要有。锂电池过放一次，容量可能永久损失20%。
- 充电电流别太大。0.5C充电比较安全，1C以上容易发热。
- PMIC的散热要做好。我见过有人把PMIC放在电机旁边，结果温度一高，充电电流自动降了。
- 电量计要校准。不校准的话，显示的电量可能差20%。
好了，这一章就讲到这里。下一章咱们聊聊低功耗模式设计，包括休眠、待机、深度睡眠这些状态怎么切换。到时候我会拿一个实际项目的代码来讲解，敬请期待。