单平台设计可以降低无线电动工具的研发成本

单平台设计可以降低无线电动工具的研发成本

2022年6月30日

作者:Andy Wang, Allegro微系统工业电机产品线总监雷竞技竞猜下载

电动工具的广泛应用增加了产品开发成本和时间线

房主和专业消费者已经从交流供电的工具迁移到直流电池供电的工具，制造商也在继续从直流迁移到无刷直流(BLDC)。这种迁移带来了对更可靠、更大移动性和更长的运行时间的工具的需求，催生了大量的行业研发投资。

虽然这些发展令人兴奋，但无数的新设计和研发周期消耗了宝贵的资源，影响了底线。raybet软件制造商可以通过设计利用单一的、通用的平台来支持产品组合中的产品，平台具有电压范围和门驱动器能力，从而降低成本。

从电动螺丝刀到冲击钻再到链锯，这些工具的商业和工业应用——切割、钻孔、研磨、打磨、整形、抛光等等——所需要的不同的电池电压和功率构成了重大的工程挑战。例如，电钻在电池电压为18伏时可能消耗400瓦，而电锯在电池电压高达80伏时可能消耗数千瓦。

由于不同产品和应用程序的需求差异很大，所以每种产品设计中的组件选择也可能相差很大。低电池电压低功耗产品的典型方法是系统芯片(SoC)，它在尺寸和成本上提供了最优化的解决方案。然而，大多数soc没有能力驱动更大的mosfet。设计人员通常使用离散的方法来驱动这些较大的负载，例如带有微控制器单元(MCU)的门驱动程序。随着电池电压的增加，需要更高的额定组件。当产品设计需要不同的解决方案时，资源紧张会影响软件工程和硬件工程。最后，通常会开发多个解决方案和平台，每个解决方案和平台都会带来更多的成本和资源需求。

这些应用图说明了电动工具对闸门驱动器的级联需求。SoC可能能够容纳低功率设备;然而，中等功率和高功率器件需要增加设计复杂性，这也可能需要不同的mcu。所有这些考虑都会增加成本。

针对所有应用程序的单一平台解决方案减少了开发时间和成本雷竞技最新网址

这有可能减少增加的研发支出、重大的后勤挑战，以及由于依赖使用多个供应商的离散组件创建的平台而导致的上市时间延长。一种方法是有一个通用的MCU与门驱动器。虽然可以选择一个门驱动程序，它既具有电压范围，又具有门驱动能力，以解决所有的应用程序，但这可能是不切实际的。雷竞技最新网址具有高电压范围的栅极驱动器通常会带来更高的成本，因此对于较低电池电压的应用将会有利润损失。雷竞技最新网址更好的方法是使用两个具有不同电压范围的pin-to-pin替换门驱动器。无论电压范围如何，这些门驱动程序都应该具有门驱动强度，以支持低功率和大功率应用。雷竞技最新网址

这些栅极驱动器可以作为平台上的可互换元件，设计人员可以选择满足电压范围要求的栅极驱动器。使用pin-to-pin门驱动程序作为在mcu +门驱动程序体系结构中的插入式替换，将创建一个服务于组合中所有产品线的平台。该解决方案最大限度地重用了现有软件和IP，并减少了研发时间和物流费用。

在实现为所有电动工具服务的理想单芯片解决方案之前，在单平台解决方案中使用离散组件作为彼此的插入式替换可能是在服务于整个电动工具产品线的同时降低研发成本的最佳方式。由于离散组件的包装和标记因供应商而异，寻找可互换的组件可能意味着寻找单一供应商的解决方案。可互换的门驱动器今天可以从单一的供应商，作为一个产品家族，服务于整个电动工具的范围。

与基于mcu的方法相比，最优的方法是使用SoC开发电动工具产品线。这种架构通过消除外部组件将有助于减少PCB尺寸，这将释放空间，可用于更大的电池或有助于减少工具的尺寸，减少整体碳足迹。SoC解决方案还将提供更高的可靠性，简化物流，降低成本。

改变是不可避免的——现在就做好准备

随着业界对无传感器解决方案和物联网的期待，未来的电动工具将提出新的需求。目前在无刷直流电动机平台上使用的解决方案将无法支持未来的许多功能。在未来的某个时候，今天的许多开发平台将需要进行改进，以适应新出现的功能。这意味着重新开发电动工具平台的费用将不可避免。

电动工具开发人员将受益于使用单一平台设计他们的产品。一种分阶段迁移的方法可能是从mcu +可互换的门驱动架构开始，然后随着新解决方案的出现切换到SoC架构。通过计划对单平台解决方案的阶段性重新设计，该解决方案具有支持当前和预期电动工具需求的适应性，未来的研发负担可以大大减少，当新功能出现时，产品线将为快速渗透市场做好准备。

切换到单平台解决方案是一个重大的决定。然而，在这种能力存在的未来，很容易想象每个人都将使用基于soc的方法来满足他们电动工具组合的需求。对于一个临时的mcu +门驱动程序的方法，开发人员将需要为这项工作找到正确的可互换门驱动程序。通过考虑您当前和预期的产品线的需求，以及单个供应商的离散的、可互换的组件，您可能能够看到开发单一平台解决方案和级联节省的清晰路径。未来最敏捷的电动工具供应商可能是那些计划并开始迁移到单一平台解决方案的人。

发现加速您自己的单平台设计的解决方案go.allegromicro.com/powertools．

最初发布的EETimes, 2022年5月。与许可转载。