【安森美半导体】电池供电工具整体解决方案

电池供电电动工具

锂电池充电器

USB-C电池充电器

一、核心功能与架构

电池供电工具系统按功能划分为电池充电器、电池和电源树、连接、运动、感应五大模块（系统架构见文末示意图）：

· 电池充电器：交流输入经交流 - 直流电源转换（含滤波器与整流、PFC 阶段、直流 - 直流阶段、负载开关）为锂电池包充电，并支持 USB 充电（可选）及 Type-C 接口直流输出，覆盖 USB PD 大功率充电应用。

· 电池和电源树：12~72V 锂电池组经电池管理、直流 - 直流电源转换和电源保护，为系统各模块提供稳定供电，是整个工具的能源核心。

· 运动（电机驱动）：电机驱动级配合中低压 MOSFET 和位置传感器，驱动直流有刷或无刷电机，实现工具的动力输出；无刷电机方案兼顾效率与低噪音。

· 感应（检测与传感）：电流检测放大器和运算放大器构成电流、电压检测通道，为电机控制与电池管理提供反馈数据。

· 连接与外设：集成低功耗蓝牙、电平转换器、EEPROM 与 ESD 静电保护、温度传感器，支持工具联网、数据存储、参数配置与静电防护。

二、核心物料推荐与优势

1. 低压和中压 MOSFET（功率开关核心）

• 产品特点：覆盖低压和中压应用范围，适配 12V 至 72V 电池供电系统，低导通阻抗、开关性能优异。
• 方案价值：承担电机驱动与电源转换的功率开关功能，是电动工具功率链路的基础器件；低导通阻抗降低导通损耗，提升系统效率与续航。

2. 栅极驱动器（功率级与控制的桥梁）

• 产品特点：驱动低压和中压 MOSFET，适配有刷与无刷电机驱动应用，集成驱动保护功能。
• 方案价值：在控制信号与功率开关之间提供可靠的驱动能力，保障电机在高速开关下的稳定运行；完善的驱动设计缩短开发周期，降低系统成本。

3. BLDC 电机驱动器（无刷电机控制）

• 产品特点：支持无刷直流（BLDC）电机的驱动与控制，配合位置传感器实现换相与调速。
• 方案价值：无刷电机是电池供电工具的主流选择，具有高效率、低噪音、长寿命的优势；集成化的电机驱动器简化电机控制设计，加速产品落地。

4. LDO 稳压器（辅助供电）

• 产品特点：低压差线性稳压器，为控制、传感等低压模块提供稳定、低噪声的供电。
• 方案价值：为 MCU、传感器与通信模块提供干净可靠的电源，配合 DC-DC 电源树实现高效率与低噪声兼顾的供电方案。

5. 超级结 MOSFET（高效率功率转换）

• 产品特点：超级结结构 MOSFET，具有更低的导通电阻与开关损耗，适用于高压电源转换环节。
• 方案价值：在充电器 PFC 与直流 - 直流等功率转换阶段提供高效率的功率开关，降低损耗与发热，助力紧凑、热效率高的充电器设计。

6. 电源管理技术（充电与电源树）

• 产品特点：覆盖交流 - 直流电源转换（滤波器与整流、PFC、直流 - 直流）、负载开关与保护器件等环节，支持锂电池充电管理。
• 方案价值：完整的电源管理方案保障充电器与电源树的高效、安全运行，支持 12~72V 电池组与 USB PD 大功率充电，是电池供电工具可靠运行的关键。

7. 传感检测芯片（电流与位置反馈）

• 产品特点：电流检测放大器、运算放大器与位置传感器，构成电流、电压与位置检测通道。
• 方案价值：为电机闭环控制提供实时的电流与位置反馈，支撑精准调速与过流保护；为电池管理提供电流监测数据，提升系统安全性与控制精度。

8. 连接与保护器件（联网与可靠性）

• 产品特点：低功耗蓝牙、电平转换器、EEPROM、ESD 静电保护与温度传感器。
• 方案价值：低功耗蓝牙支持工具与智能终端的无线连接；电平转换器适配多电压域通信；EEPROM 存储配置与校准参数；ESD 保护与温度传感器提升系统在恶劣工况下的可靠性与安全性。

参考文档与设计资源（点击附件下载）

· White Papers（白皮书）：Popular Topologies in Offline Power Supplies；精通拓扑结构选型：优化电池供电工业设备中的锂电池设计；Trapezoidal Control of BLDC Motors；SiC Cascode JFET：轻松实现从硅向碳化硅的过渡。

· Application Notes（应用笔记）：MOSFET 基础；Inductive Sensor Design Principles；并联 SiC FET。

· System Solution Guide（系统解决方案指南）：智能 & 可移动机器人。

· Reference Designs（参考设计）：240 W USB PD3.1 EPR - CrM Totempole PFC and 2 Switch Flyback Solution。