基于东芝产品的无绳电动工具解决方案

无绳电动工具日益普及，却面临续航短、动力弱的核心挑战。关键时刻的“罢工”或高负荷下的“疲软”，背后是电池管理、电机控制与功耗设计的复杂博弈。

东芝凭借其深厚的半导体技术底蕴，推出了针对无绳电动工具的方案，旨在从芯片层面系统性解决这些难题，为新一代无绳电动工具注入强劲“芯”动力。

如何释放“能量牢笼”中“猛兽级性能”？

无绳电动工具的核心挑战，是在有限的电池容量下实现性能最大化。电能必须在驱动、控制、传感与保护电路间高效分配。这带来三大关键挑战：

一是功耗与效率，需最大化每一瓦电能的利用以延长续航；

二是动力与尺寸，需在紧凑空间内实现高功率密度输出与精准控制；

三是可靠与安全，必须确保系统在冲击、堵转、高温等复杂工况下稳定运行，并全面保护电池与电路。

围绕这三个核心，东芝提供了一整套半导体解决方案。

无绳电动工具解决方案系统框图

如何将每一分电力都转化为澎湃扭矩？

电机是无绳电动工具的“心脏”。东芝为不同类型的电机提供了优化的驱动方案。

为简化直流无刷电机（BLDC）驱动设计，方案使用东芝TB67Z833SFTG预驱IC，单片集成3相半桥栅极驱动器可直接驱动外部MOSFET，显著精简外围电路。其宽电压支持（8V-75V）与强大驱动能力，能轻松应对启动大电流冲击。

高性能功率MOSFET（如TPWR6003PL）拥有极低导通电阻和优异散热特性，通过大电流时自身损耗更小、发热更低，能将更多电能用于驱动电机，提升整体效率与功率密度。

Q

那么，对于成本敏感或结构简单的有刷电机，如何实现可靠控制呢？

东芝的答案是：对于直流有刷电机／机械开关电机驱动，使用栅极驱动双极晶体管（如-50V高压和-200mA电流能力的TMBT3906）。

A

而对于直流有刷电机／MOSFET开关电机驱动，则采用带旋转开关功能的有刷电机H桥驱动电路，使用MOSFET使用上述TPWR6003PL等来实现。

如何让工具更“聪明”又稳定？

工具的控制单元（MCU）及其周边电路如同“神经系统”，需要精准、快速且抗干扰。为此，主控MCU需要兼具强大算力与丰富外设，且专为电机控制优化。

东芝TXZ+族，特别是TXZ+4A系列MCU，基于Arm Cortex-M4内核，主频高达200MHz，并内置硬件浮点运算单元（FPU）。这使其能够快速执行复杂的电机控制算法（如FOC），实现平滑启动、高效运行和快速响应。

工具运行时电机产生强烈电磁干扰，东芝TC75S67TU是一款超低噪声、低功耗的单运算放大器，能够从嘈杂的背景中准确提取并放大来自电流检测电阻、位置传感器等的微弱信号，为MCU提供“清澈”的反馈数据，实现精准控制。

为MCU供电的电源需要高抗干扰、快速响应。东芝TCR1HF系列LDO专为严苛环境设计，具有高压输入能力、低静态电流和快速负载瞬态响应。当电机启动导致电压波动时，它能迅速稳住MCU供电电压，防止系统复位或误操作，同时其过流和热保护功能也为MCU提供了额外安全保障。

如何保障能量源泉的安全与高效？

电池是无绳电动工具的“能量仓库”，其充电与管理至关重要。

为了使AC-DC充电电路实现高效转换，在充电器的初级侧，东芝DTMOSⅣ系列MOSFET（如TK12A60W）凭借其低导通电阻和易于驱动特性，有助于构建高效、发热低的开关电源，缩短充电时间。

信号传输需要进行安全隔离。东芝光耦TLP383提供高达5000Vrms的电气隔离，并能在宽温范围内稳定工作。它能安全地将充电器初级侧的控制信号传递到次级侧，同时确保人身安全，满足安规要求。

传统的熔断保险丝是一次性的，而方案中使用的东芝TCKE8xx系列eFuse IC是一款可复用的智能保护开关。它可以精确设定过流保护阈值，提供过压钳位、短路保护、防反接、缓启动（压摆率控制）等全面功能。当故障排除后，系统可自动或手动恢复，极大提升了系统的可维护性和用户体验。

一站式高可靠解决方案

东芝为无绳电动工具提供的一站式半导体解决方案，集高效电机驱动、精准控制核心与智能电源管理于一体。通过融合低功耗设计、高性能器件及系统级思维，助力制造商突破续航与动力瓶颈，打造更持久、强韧且安全的下一代产品。

关于东芝电子元件及存储装置株式会社

东芝电子元件及存储装置株式会社是先进的半导体和存储解决方案的领先供应商，公司累积了半个多世纪的经验和创新，为客户和合作伙伴提供分立半导体、系统LSI和HDD领域的杰出解决方案。

东芝电子元件及存储装置株式会社十分注重与客户的密切协作，旨在促进价值共创，共同开拓新市场，期待为世界各地的人们建设更美好的未来并做出贡献。