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? ? ? ?電動工具是一種以小型電動機(jī)或電磁鐵作為動力。通過傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動工作頭進(jìn)行作業(yè)的小型工具，電動工具品牌繁多，功能齊全，攜帶方便，使用簡單 ，在各行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用，并已進(jìn)入家庭，電動工具分為手持式和可移動式兩種，手持式電動工具使用更靈活，方便，應(yīng)用更廣，很多品種已成為生產(chǎn)，生活必備的工具，電動工具品牌繁多，按照電動工具的功能和用途，將其分為了九大類。?

?電動工具主要分為金屬切削電動工具、研磨電動工具、裝配電動工具和鐵道用電動工具。各類電動工具常見的電動工具有電鉆、 電動砂輪機(jī)、 電動扳手和電動螺絲刀、電錘和沖擊電鉆、混凝土振動器、電刨。

在無繩電動工具應(yīng)用中，電池包的電壓通常為16V、20V、24V、40V、60V和80V，會使用機(jī)械開關(guān)控制驅(qū)動板供電，但是由于機(jī)械開關(guān)的特性，會存在開關(guān)火花、壽命、體積等缺點(diǎn)。

圖1：電動工具中機(jī)械開關(guān)應(yīng)用

在電動工具中，引入高邊驅(qū)動方案，除了避免傳統(tǒng)機(jī)械開關(guān)的固有缺點(diǎn)，同時具有可控強(qiáng)、導(dǎo)通時間可調(diào)整、支持多包并聯(lián)、短路保護(hù)、體積小等優(yōu)點(diǎn)。如圖2所示，高邊驅(qū)動IC會產(chǎn)生高出電池包12V的電壓，通過控制MOS的Gate電壓，可以控制主回路通斷。

圖2：電動工具中高邊驅(qū)動芯片方案

1.支持多包并聯(lián)的LM5050

LM5050是High Side Oring FET Controller，工作電壓支持1V – 75V，最大承受電壓支持100V。LM5050通過檢測VDS上電壓，控制VGS上電壓，實(shí)現(xiàn)理想二極管的功能。同時因?yàn)長M5050內(nèi)部已經(jīng)集成了電荷泵，供電電壓無需高于電池包電壓。在無繩電動工具中，可以通過多包并聯(lián)方式，提升整體的電池容量，也可以實(shí)現(xiàn)不同電壓等級電池包并聯(lián)。如圖3所示，通過電池包輸出串聯(lián)MOS的源級，經(jīng)由LM5050的控制，可以實(shí)現(xiàn)多個電池包并聯(lián)。

圖3：LM5050?應(yīng)用多包并聯(lián)方案

2.支持高邊驅(qū)動的LM5060

LM5060是High Side ProtecTIon Controller，工作電壓支持5.5V- 65V，支持過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)和過流保護(hù)，可調(diào)整的開通時間，通過控制EN引腳電壓，可以開斷輸出。LM5060內(nèi)部集成了電荷泵，不需要額外供電，可以實(shí)現(xiàn)24uA門極充電電流和80mA的門極放電電流。LM5060的功耗較大，工作電流1.4mA，失能電流為9uA。

圖4：LM5060?高邊驅(qū)動方案

3.支持High Side?Back-to-back MOS驅(qū)動的BQ76200

BQ76200是High Side NFET 驅(qū)動芯片，工作電壓8V – 75V，最高承受100V電壓，可以分別控制兩個Back-to-Back MOS。相比LM5060，BQ76200的工作電流為40uA，失能狀態(tài)下，內(nèi)部電荷泵模塊也會失能，靜態(tài)電流不超過10uA，更適合電池供電系統(tǒng)。同時，充電MOS和放電MOS可以分別獨(dú)立控制，靈活性更高。

圖5：支持充電/放電獨(dú)立控制的BQ76200

4. 支持Ideal?Diode模式和輸出開斷模式的?LM7480x

LM7480x是Back-to-Back NFET的驅(qū)動器，同時支持Ideal Diode模式和輸出開斷控制，輸入電壓支持3V – 65V，有-65V反向電壓承受能力，驅(qū)動開通電流20mA，驅(qū)動關(guān)斷電流2.6A，工作電流413uA，失能下靜態(tài)電流2.87uA。LM7480x即有LM5050的Ideal Diode模式，也具備LM5060輸出開斷控制。

圖6：同時支持Ideal Diode模式和輸出開斷模式的?LM7480x

5.使用半橋驅(qū)動芯片實(shí)現(xiàn)高邊Back-to-Back NFET驅(qū)動

對于之前的驅(qū)動IC，電池電壓不超過80V，驅(qū)動電流也相對小，開關(guān)速度較慢。對于80V以上的Back-to-Back NFET驅(qū)動，可以考慮圖6的方案（ApplicaTIon Report SLUAA58）。如圖6所示，通過半橋驅(qū)動芯片，例如UCC27284，構(gòu)建電荷泵，把電荷泵電容電壓提升12V。通過上橋臂的邏輯電平，可以控制功率回路的通斷。同時，一般的半橋驅(qū)動IC的工作電流較大，工作電流達(dá)mA級別；失能條件下，靜態(tài)電流為7uA。從驅(qū)動能力上看，整體上取決于電荷泵電容和驅(qū)動電阻，在供電電壓12V，驅(qū)動電阻8.25?，電荷泵電容470nF等條件下，驅(qū)動電流為1.68A，開通關(guān)斷時間小于0.5us。

圖7：使用半橋驅(qū)動實(shí)現(xiàn)高邊驅(qū)動

最后，從母線電壓、功能、驅(qū)動能力、靜態(tài)電流等角度，給出以上5種方式的對比表格。

表1：5種高邊驅(qū)動方式的對比表格

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