每个都集成了三个独立的栅极驱动器

  近年来,随着全球电动工具产业不断向中国转移,电动工具迅速取代了手动工具的地位,加上越来越多的消费者倾向于自己动手完成小型任务,所以电动工具的无绳化、便携性、小而轻型化等特点更加贴近市场需求。

  研究数据显示,2016 年无绳电动工具市场规模约为140.4 亿美元, 2017、2018 年连续两年维持6%的增速。由于未来几年无绳电动工具增量空间会持续加大,预计2020年无绳电动工具市场空间将超过180亿美元,2021年市场空间将达193.5亿美元。

  目前国产无绳电动工具数量在全球市场占比份额远远落后于欧美,其中北美地区更是占到无绳电动工具市场一半的份额,且普及率与替换率在逐年加速提升。

  如今现代化的无绳电动工具系统通常需要四大条件:第一高效的电机驱动,以提供更强的保护功能;第二峰值电流能力较高的紧凑型驱动器,以满足散热要求;第三创新用户界面解决方案与可靠的传感器解决方案;以及最后还需要安全、稳健和可靠的无线连接。

  其中随着自动控制技术的发展,无刷电机已悄然的开始替代传统有刷电机,无刷直流电机可使得电动工具产品设计日趋智能化且整机使用寿命长,电机性能高效,启动力矩大转速稳定,并且通过电子控制具有多重保护,不烧机,还可选用低压锂电池供电,比普通产品节能达30%以上直流18V输入(可兼容不同锂离子电池10-36V) 。

  然而,要真正做到实现电动工具无绳化,设计人员将会被迫面临着进一步缩小机电设备空间的压力。这并不是一项轻而易举的任务,除了要将峰值电流能力较高的驱动器挤压到狭小空间之外,还要将所有部件更紧密的集成在一起。

  半导体巨头德州仪器(TI)就凭借着其自身强大的研发能力打造出完善的产品体系,并且以出色的产品成功突出重围。

  例如:TI的DRV8323x系列三相栅极驱动器就可降低系统元件数量,降低成本和复杂性,同时还满足高效BLDC电机的需求。

  DRV8323x系列有三种型号。每个都集成了三个独立的栅极驱动器,能够驱动高侧和低侧MOSFET对。栅极驱动器包括一个电荷泵,用于为高端晶体管产生高栅极电压(具有高达100%的占空比支持),以及一个用于为低端晶体管供电的线性稳压器。

  TI栅极驱动器包括读出放大器,如果需要,还可以配置为放大低端MOSFET上的电压。这些器件可提供高达1安培的电流,具有2安培吸收峰值栅极驱动电流,并可通过单电源供电,输入电源范围为6至60伏。

  DRV8323R版本,适用于例如,集成三个双向电流检测放大器,使用低侧分流电阻监控每个MOSFET桥的电流水平。可通过SPI或硬件接口调整电流检测放大器的增益设置。微控制器连接到DRV8323R的EN_GATE,因此它可以启用或禁用栅极驱动输出。

  DRV8323R器件还集成了一个600毫安(mA)降压稳压器,可用于为外部控制器供电。该稳压器可以使用栅极驱动器电源或单独的一个。

  栅极驱动器具有多种保护功能,包括电源欠压锁定,电荷泵欠压锁定,过流监控,栅极驱动器短路检测和过温关断。

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