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靈活易用，機動性高

我們知道任何一款產品對于環境的束縛性越小，所使用的體驗感就越舒適，電動工具也不例外。無繩電動工具相比于有繩電動工具擁有更高的機動性和靈活性，成為了萬千家庭居家必備的首選。如何設計一款高效的無繩電動工具是贏得市場青睞的一個關鍵。

圖1 無繩電動工具效果圖

東芝半導體結合市場需求推出了全新的無繩電動工具設計方案，幫助市場進一步拓寬賽道。

設計簡約，但不簡單

一般來說無繩電動工具由四個部分組成，分別是電池能源、驅動動力、轉矩調節和傳感檢測模塊。此次東芝半導體推出的無繩電動工具解決設計方案依然使用這套組合拳，但是每個模塊的連接上都實現了嚴格的閉環控制，保證了產品在使用過程中的安全和穩定特性。

圖2 東芝無繩電動工具總方框圖

通過上圖能夠很直觀地看出整個無繩電動工具總體設計，電源連接開關和電池充電管理單元構成電池能源部分；柵極驅動電路、逆變驅動電路及其3相電機構成驅動動力部分；轉矩調節部分是由微控制器或者可編程的電機驅動芯片通過外部信號輸入來表達驅動能力，實現不同轉矩的切換；傳感檢測部分是由溫度傳感器時刻檢測驅動控制器的溫度，發生堵轉或者其他故障導致驅動器溫度急劇上升就會進行反饋關停。

器件選型，格外重要

圖3是直流有刷電機的驅動示意圖。目前，低成本的無繩電動工具中仍然采用有刷直流電機。

圖3 有刷直流電機驅動示意圖

該驅動電路中①為雙極性晶體管，且要求其VCE具備較高的耐壓、IC支持較大的電流的特性，東芝半導體推薦使用自主研發的SOT23封裝的PNP管TMBT3906、NPN管TMBT3904、USM封裝的NPN管2SC4116來幫助客戶實現功能設計。其中②為U-MOS系列的MOSFET，東芝推薦使用DSOP封裝的TPWR6003PL、TPWR8004PL，SOP Advance封裝的TRHR8504PL、TRHR7404PU、TPH2R408QM、TPH4R008QM，以及DPAK封裝的TK5R1P08QM、TK6R9P08QM器件代入設計當中，所有的MOSFET都具備低漏源電阻RDS、小QOSS特性。

在電機驅動單元中，若您選擇3相無刷直流電機驅動，這里東芝半導體提供了兩種設計理念。其一為內部嵌入MOSFET的3相電機驅動控制器，代表器件為TC78B016FTC，該器件具有高效率，支持廣泛的轉速范圍選擇，具備噪音低、振動小、功耗低、發熱低的優良特性。其二為內部不具有嵌入MOSFET的3相電機驅動器，需要用戶額外在驅動器外部設計MOSFET電路，其代表器件為TB6584FNG、TB6584AFNG、TB6634FNG，此類3相電機驅動控制器具備TC78B016FTC優點外還擁有額外的擴展支持。

在微控制器控制模塊中，需要使用運算放大器、MCU、LDO等。如下圖所示：

圖5 微控制器控制部分電路圖

其中⑤為運算放大器，要求具備低噪聲、低電流損耗特性，推薦使用TC75S67TU來參考設計。⑥為LDO為MCU提供穩定的供電電壓，因此需要其具備較低的壓差和低的輸出電壓噪聲，這里推薦東芝SOT-25封裝的TAR5SB系列產品。MCU是整個無繩電動工具的控制核心，需要有控制電機驅動的通信接口，內部還相應具備3相PWM輸出及其高速、高精度的AD轉換電路，東芝自主研發的TXZ+4A 系列、TX04系列、TX03系列MCU具備很好的控制驅動能力，可以進行參考配置。

最后是充電管理單元。一個安全的電源電路評判標準是內部是否部署隔離元器件以及好的電子保險絲，對于無繩電動設備的電源隔離東芝推薦使用TLP358光耦元器件，具有很好的電流傳遞能力以及很高的耐溫能力。而電子保險絲可以選擇使用WSON10B封裝的TCKE800NA／NL、TCKE805NA／NL、TCKE812NA／NL、及其WSON10封裝的TCKE12BNL，以上電子保險絲都具備IEC 62368-1認證，可重復使用、豐富的保護功能。

圖6 充電管理單元部分電路圖

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