【英飞凌】无线电动工具解决方案

方案介绍

英飞凌为无线电动工具提供系统产品，解决低电池消耗下实现全面性能、成本效益、散热管理和人体工程学等设计难题。其低阻值（低 RDS (on)）MOSFET 质量一流，在不超出预算的同时提供高功率效率；功率分立器件与 IC 产品组合领先业界，提供完整的电机控制管理解决方案。

方案覆盖电池充电器、电池管理系统（BMS）、电机控制及安全、人机交互、连接与环境传感等环节，支持室内和室外用例。

一、核心功能与架构

无线电动工具系统由电池充电器、电池管理系统（BMS）、电机控制及外围安全 / 交互 / 连接模块构成：充电器为电池包充电，BMS 管理电池安全，电机控制驱动有刷或无刷电机（系统架构见文末示意图）。

· 电池充电器：交流输入经 PFC（PFC 开关、栅极驱动与控制、PFC 二极管）、DC-DC（DC-DC 开关、栅极驱动与控制）与同步整流（SR 开关、栅极驱动、CC/CV 控制）完成变换；辅助电源采用反激 IC（不带 SR 控制，功率最高 40W），并配电流传感器。

· 电池管理系统（BMS）：以 BMS MCU 为核心，配合电流传感器、存储、电池认证、预充电 FET、电芯监测与均衡 IC、栅极驱动器、保护 MOSFET 与肖特基二极管，实现电池包的监测、均衡与保护。

· 电机控制：电机控制 MCU 可选基于 Arm Cortex-M0 / Cortex-M4 / Cortex-M33，或采用集成 MCU + 栅极驱动方案；经单 / 三相栅极驱动器驱动单 / 三相逆变 MOSFET（三相方案也可采用 GaN HEMT），分别驱动有刷直流电机或无刷直流电机；并配电流传感器、霍尔位置传感器与角度传感器。

· 安全、HMI、连接与环境传感：嵌入式安全与认证保障整机安全；Sensing MCU、触发开关与 3D 磁传感器实现人机交互；AIROC™ 蓝牙、PSOC™ 4/63 BLE 提供无线连接；压力传感器用于环境感知。

二、核心物料推荐与优势

1. 电机控制 MCU 与集成驱动（控制核心）

• 推荐产品：基于 Arm Cortex-M0 / M4 / M33 的电机控制 MCU，以及集成 MCU + 栅极驱动方案。
• 产品特点：覆盖从基础到高性能的控制算力，集成方案进一步简化设计。
• 方案价值：为无线电动工具提供完整的电机控制管理，支持有刷 / 无刷电机与多档性能需求，兼顾成本与性能。

2. 栅极驱动器与低 RDS (on) MOSFET（功率开关）

• 产品特点：单 / 三相栅极驱动器与逆变 MOSFET，低 RDS (on)、宽阔安全工作区。
• 方案价值：低导通损耗提升功率效率与功率密度，降低电池消耗、延长续航；宽阔安全工作区保障可靠散热与紧凑设计。

3. GaN HEMT（高效三相逆变可选方案）

• 产品特点：三相逆变器可采用 GaN HEMT 方案。
• 方案价值：在高性能机型中以 GaN 实现更高开关频率与效率，减小体积、改善散热。

4. 电流与位置传感器（闭环反馈）

• 产品特点：电流传感器、霍尔效应位置传感器与角度传感器。
• 方案价值：为电机控制提供电流与转子位置反馈，支撑高效调速、堵转与过流保护。

5. BMS 器件（电池安全与管理）

• 产品特点：BMS MCU、电芯监测与均衡 IC、预充电 FET、保护 MOSFET、电池认证、栅极驱动器与肖特基二极管。
• 方案价值：实现电芯监测、均衡与过充 / 过放 / 短路保护，并经电池认证保障电池包安全。

6. 电池充电器器件（PFC / DC-DC / 辅助电源）

• 产品特点：PFC/DC-DC/SR 开关与栅极驱动、CC/CV 控制、PFC 二极管、反激辅助电源 IC（≤40W）与电流传感器；并支持 USB-C PD 与 2–12 节电池充电方案（EZ-PD™ PMG1-B2）。
• 方案价值：提供完整、成本优化的充电方案，恒流 / 恒压输出保障电池充电安全，并支持便携式设备与工具的 USB-C PD 快充。

7. 连接、HMI 与传感

• 产品特点：AIROC™ 蓝牙、PSOC™ 4/63 BLE、Sensing MCU、触发开关、3D 磁传感器、压力传感器、嵌入式安全与认证。
• 方案价值：支持工具无线连接与智能功能，3D 磁传感与压力传感提升人机交互与环境感知，嵌入式安全保障整机与电池认证。

产品优势（原文提炼）

完整的系统解决方案・高功率密度・低 RDS (on)・宽阔的安全操作区域・紧凑的设计・成本优化的解决方案・室内和室外用例

参考文档与设计资源

· 文章（Articles）：240W Battery charging system for portable devices and power appliances using USB-C PD；Universal and simplified, 2- to 12-cell battery-charging system design using Infineon's EZ-PD™ PMG1-B2。