电动工具是一种以小型电动机或电磁铁作为动力。通过传动机构驱动工作头进行作业的小型工具,电动工具品牌繁多,功能齐全,携带方便,使用简单,在各行业都得到了广泛的应用,并已进入家庭,电动工具分为手持式和可移动式两种,手持式电动工具使用更灵活,方便,应用更广,很多品种已成为生产,生活必备的工具,电动工具品牌繁多,按照电动工具的功能和用途,将其分为了九大类。
电动工具主要分为金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具。各类电动工具常见的电动工具有电钻、电动砂轮机、电动扳手和电动螺丝刀、电锤和冲击电钻、混凝土振动器、电刨。
在无绳电动工具应用中,电池包的电压通常为16V、20V、24V、40V、60V和80V,会使用机械开关控制驱动板供电,但是由于机械开关的特性,会存在开关火花、寿命、体积等缺点。
图1:电动工具中机械开关应用
图2:电动工具中高边驱动芯片方案
1.支持多包并联的LM5050
LM5050是HighSideOringFETController,工作电压支持1V–75V,最大承受电压支持100V。LM5050通过检测VDS上电压,控制VGS上电压,实现理想二极管的功能。同时因为LM5050内部已经集成了电荷泵,供电电压无需高于电池包电压。在无绳电动工具中,可以通过多包并联方式,提升整体的电池容量,也可以实现不同电压等级电池包并联。如图3所示,通过电池包输出串联MOS的源级,经由LM5050的控制,可以实现多个电池包并联。
图3:LM5050应用多包并联方案
2.支持高边驱动的LM5060
图4:LM5060高边驱动方案
3.支持HighSideBack-to-backMOS驱动的BQ76200
BQ76200是HighSideNFET驱动芯片,工作电压8V–75V,最高承受100V电压,可以分别控制两个Back-to-BackMOS。相比LM5060,BQ76200的工作电流为40uA,失能状态下,内部电荷泵模块也会失能,静态电流不超过10uA,更适合电池供电系统。同时,充电MOS和放电MOS可以分别独立控制,灵活性更高。
图5:支持充电/放电独立控制的BQ76200
4.支持IdealDiode模式和输出开断模式的LM7480x
LM7480x是Back-to-BackNFET的驱动器,同时支持IdealDiode模式和输出开断控制,输入电压支持3V–65V,有-65V反向电压承受能力,驱动开通电流20mA,驱动关断电流2.6A,工作电流413uA,失能下静态电流2.87uA。LM7480x即有LM5050的IdealDiode模式,也具备LM5060输出开断控制。
图6:同时支持IdealDiode模式和输出开断模式的LM7480x
5.使用半桥驱动芯片实现高边Back-to-BackNFET驱动
图7:使用半桥驱动实现高边驱动
最后,从母线电压、功能、驱动能力、静态电流等角度,给出以上5种方式的对比表格。
表1:5种高边驱动方式的对比表格
LM5050
LM5060
BQ76200
LM7480x
CircuitinSLUAA58
FuncTIon
IdealDiodeController
HighSideProtecTIonController
HighSideBack-to-BackMOSDriver
IdealDiodeController,HighSideMOSdriver
BusVoltage
75V
65V
>100V
NormalModeCurrent
420uA
1.4mA
40uA
413uA
1.1mA
ShutDownModeCurrent
-
9uA
10uA
2.8uA
7uA
GateChargecurrent
30uA
24uA
10.9mA/3.4mA
20mA
Dependsoncharge-pumpcapacitorandgateresistor(Severalamperes)