采用先進(jìn)的MOSFET技術(shù)來應(yīng)對電動(dòng)工具的挑戰(zhàn)

不斷增長的無繩電動(dòng)工具市場

以前無繩電動(dòng)工具主要是專業(yè)人員使用，而現(xiàn)在，隨著越來越多的消費(fèi)者選擇自主完成一些簡單的作業(yè)。舉個(gè)例子，家里裝修的時(shí)候，很多人會(huì)根據(jù)自己的愛好，自己DIY裝修。這個(gè)時(shí)候經(jīng)常會(huì)用到很多工具，包括手動(dòng)工具和電動(dòng)工具，而大多數(shù)消費(fèi)者會(huì)選擇電動(dòng)工具，希望找到一款易用、便攜且更安全的電動(dòng)工具。無繩電動(dòng)工具可以滿足這些需求，因?yàn)樗捎秒姵?a target="_blank">供電，并且體積小巧，是居家好幫手。而且，房地產(chǎn)市場的大幅回升及發(fā)展中國家基礎(chǔ)設(shè)施的快速大規(guī)模擴(kuò)建也提高了來自專業(yè)用戶的市場需求。因此，無繩電動(dòng)工具的市場正在不斷的增長。

下一代無繩電動(dòng)工具面臨的挑戰(zhàn)

出于多種原因，尤其是便利性、便攜性和安全性，人們將目光從市電供電的有繩電動(dòng)工具轉(zhuǎn)向無繩電動(dòng)工具。消費(fèi)者希望單次電池充電后能夠長時(shí)間使用，并確保在各種使用環(huán)境下長期可靠地運(yùn)行，同時(shí)要求持續(xù)降低工具重量和減小尺寸。隨著無繩電動(dòng)工具的廣泛使用，對它的需求也越來越多，在某些情況下，許多需求之間相互作用、相互競爭，這樣給工具的制造商和設(shè)計(jì)師帶來了非常大的壓力。

無繩電動(dòng)工具主要由充電器、電池組、電子開關(guān)和電機(jī)部件構(gòu)成。電機(jī)是每個(gè)無繩電動(dòng)工具的樞紐，可將電池的電能轉(zhuǎn)換成設(shè)計(jì)的工具動(dòng)能。無繩電動(dòng)工具大部分使用直流有刷電機(jī)和直流無刷（BLDC）電機(jī)。BLDC電機(jī)優(yōu)勢是壽命更長，功能更強(qiáng)大，但是電機(jī)的成本要高，控制更加復(fù)雜。BLDC電機(jī)都是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路來實(shí)現(xiàn)，它由控制電路和分立半導(dǎo)體組成，可形成三相逆變器。該逆變器可產(chǎn)生交錯(cuò)電源信號，用于正確驅(qū)動(dòng)BLDC電機(jī)。

所有無繩電動(dòng)工具都需要進(jìn)行充電后使用，從電池中獲取盡可能多的能量，然后盡可能高效地利用能量，是工具設(shè)計(jì)師面臨的兩大關(guān)鍵挑戰(zhàn)。先進(jìn)的鋰離子電池有助于滿足長時(shí)間工作要求，但除此之外，正確地選擇功率半導(dǎo)體對充電適配器、充電電路和鋰電池保護(hù)電路進(jìn)行高度優(yōu)化，也可以同樣實(shí)現(xiàn)。

采用先進(jìn)的功率MOSFET技術(shù)能夠幫助克服從電池充電到電機(jī)控制等關(guān)鍵功能模塊中的這些挑戰(zhàn)，并通過這些技術(shù)來設(shè)計(jì)高輸出功率、使用壽命更長、小型便攜的無繩電動(dòng)工具。

采用先進(jìn)的MOSFET技術(shù)來應(yīng)對電動(dòng)工具的挑戰(zhàn)

東芝專門針對無繩電動(dòng)工具設(shè)計(jì)中挑戰(zhàn)性需求，推出一項(xiàng)新的溝槽LV MOSFET的新型技術(shù)，來應(yīng)對上述挑戰(zhàn)。例如，東芝的U-MOSIII MOSFET技術(shù)提供了30V～250V級MOSFET系列，該系列具有廣泛的寬電壓范圍產(chǎn)品線。U-MOSIX技術(shù)可支持市面上部分導(dǎo)通電阻值最低的3V～60V級MOSFET。在U-MOSIX系列中，3mm×3mm 40V封裝產(chǎn)品的RDS(ON)最大值低至2.3mΩ，而5mm×6mm 40V封裝產(chǎn)品將RDS(ON)最大值降至0.85mΩ。

MOSFET適用于典型無繩電動(dòng)工具中各種應(yīng)用的實(shí)例

如上圖所示，在典型的無繩電動(dòng)工具中，每個(gè)主要構(gòu)件都將受益于高性能MOSFET技術(shù)。在充電器內(nèi)，MOSFET充當(dāng)著高低側(cè)開關(guān)元件。在電池組中，MOSFET提供了保護(hù)，能夠在故障條件下快速斷開電池。在工具本身中，MOSFET用作電子開關(guān)，并用于形成可提供電機(jī)驅(qū)動(dòng)的六元件三相逆變器。U-MOS和LV-MOSFET系列為不同的電池電壓提供了多種選擇。上面的例子針對一種具有四串或五串電池組且用來驅(qū)動(dòng)BLDC電機(jī)的工具。藍(lán)色標(biāo)記的器件可以為高端工具提供更優(yōu)越的性能，而黑色標(biāo)記的器件提供了最好的性價(jià)比，并且非常適合針對DIY市場的無繩工具。