🤖 机器人核心电源板 - 2025 MPS “智驱未来”挑战赛方案

https://acnj66e86uuw.feishu.cn/docx/CvzndOcnAolYWFxVCWqcHgGLnJd?from=from_copylink

（完整描述见上面飞书文档，部分图片此处无法上传）

基本信息

选题2https://docs.qq.com/doc/DY1BZckttV2ZQaEhj

项目成员：LTZ,WYN,ZZZ

本项目为 2025 MPS “智驱未来”机器人芯动力设计挑战赛 选题二的参赛作品。该电源板专为机器人设计，核心采用 MPS 高性能电源芯片方案，旨在解决高压输入（48V）下的大功率、高效率转换需求。

• 设计周期：2025.10. 25- 2025.12.31

• 核心特性：48V 输入、单路最高 20A 输出、高转换效率（>93%）、集成电流监测与使能控制。

• 应用场景：工控机（IPC）、灵巧手驱动、无人机动力分配、四足机器人核心供电。

• 2025.10.25 报名项目，开始设计。
• 2025.11.4 完成原理图
• 2025.11.15 完成PCB并投板
• 2025.12.10 板子和元件到齐
• 2025.12.20 完成单路9331焊接与通电验证
• 2025.12.25 开始测试
• 2025.12.30 针对纹波过大和测量异常进行改善和重新测试（基础项完成）
• 2025.12.31完善开源工程并开源
• 2025.12.31------后序期末考试结束后将完成其他剩余部分（加分项）

2. 技术规格 (Technical Specs)

3.实测性能记录 (Test Results)

3.1 转换效率测试

采用 直流可调电源 与 IT7900EP系列 电子负载测试。在 48V 输入12V输出下，满载 20A 的转换效率达 93.7%，表现优异。

3.2 纹波测试

• 测试条件：20MHz 带宽限制，交流耦合，探头 1X 档位，除去示波器地线，普通探头（条件限制）。

• 实测数据：

  • 空载纹波：约 72mV（实际输出电压约11.942V）

  • 50%负载（10A）：约 76mV实测波形见下文（实际输出电压约11.558V）

  • 满载（20A）：约 76mV（实际输出电压约11.527V）

3.3 热性能测试 (30min 满载压力测试)

使用 UHikCamera 热成像仪记录。在常温 21℃ 开放环境下，满载运行 30 分钟。（均未降功率）

• 实测最高温：MP9931 芯片约 71℃，电感与 MOS 约 84.6℃（12V/15A）；

                                        MP9931 芯片约 78℃，电感与 MOS 约 119.5℃（12V/20A）。

• 散热建议：在长时间 20A 满载工况下，应增加主动散热风扇或加装散热片。

4. 调试避坑指南 (Lessons Learned)

1. 地线陷阱：初次测试纹波时，由于共地，探头一直测不了纹波

2. 散热细节：电感下方与 PCB 的缝隙建议填充导热硅脂，能有效降低热阻。

3. 滤波问题：刚开始用的贴片铝电解电容滤波效果不太好，后来替换成固态电容纹波大幅降低

   特别鸣谢

   特此感谢MPS、嘉立创、伺泰威对本次活动的深度赋能和大力支持！协同为开发者打造从芯片选型、硬件设计到实物验证的完整创作链路，让技术创新拥有更坚实的落地土壤。