在电动工具设计中实现高效、安全和可靠的控制和保护

近些年，随着半导体及其相关技术的快速发展，电动工具在工业和消费市场都得到了广泛应用，但随之而来的是这些电动工具在使用过程中的可靠性、安全性和效率等问题。尤其是在消费市场，如何让普通的消费者安全、便捷地使用这些电动工具，规避可能发生的风险，这是设计工程师面对的巨大挑战。

常用的电动工具可分为便携式和有线式两种，其中便携式电动工具以可充电电池为电机提供电力，而有线电动工具则通过交流输入供电，我们这里主要围绕这两种电动工具的设计讨论相应的解决方案。

便携式电动工具

便携式电动工具主要包括电池、电动工具、以及电池充电器几个部分，这些都需要安全、可靠，并能够提供高性能。下面我们介绍一下各部分的结构以及所需的保护、控制和功能部件。

电池

便携式电动工具的电池已经从传统的镍镉和镍氢材料转为锂离子电池，这些电池更加注重充电器和电池组设计时的电路保护和安全性。

便携式电动工具电池组的结构框图

便携式电动工具电池组的保护和控制元件

电动工具

无刷直流（BLDC）电机是便携式电动工具中最为核心的部件，因其更高的可靠性、更长的寿命、更小的尺寸和更高的输出性能而成为电动工具的首选。

无刷直流电机保护电路框图

无刷直流电机保护和控制部件

充电器

充电器保护结构框图

充电器保护和功能部件

SMTOAK2瞬态抑制二极管系列非常适合要求在小尺寸中提供强大保护的高功率密度应用，包括：

• ICT、医疗、工业直流电源设备；

• 大功率直流总线保护；

• 暴露于恶劣环境的直流电源设备；

• 以太网供电（PoE）端口；

• 小基站、微基站、远程无线电单元

• RRU）、基带单元（BBU）；

• 高功率密度SiC和基于GAN的DC/DC

• 转换器/电源设备。

有线电动工具

有线电动工具主要分为无刷直流电机和通用电机两种类型，它们都采用交流电源供电

BLDC电机类型

通用电机类型

有线电动工具所需控制、保护和功能部件

产品介绍

ITV9550 30A系列

ITV是一款三端子表面安装式锂离子电池保护器，旨在防止过电流和过充电造成的损坏。嵌入了一个保险丝元件以在发生过电流问题时切断电路。加热器也直接嵌入保险丝元件下方，一旦IC或FET检测到过压，加热器就会产生热量，将保险丝烧断。

功能与特色:

• 过电流和过电压保护

• 低内阻

• UL和TUV认证

• 表面安装

• 符合RoHS标准，不含卤素

501系列

501 系列 - SlimLine无铅无卤素高电流高温特快熔断型陶瓷保险丝为100%无铅、符合RoHS标准且不含卤素的保险丝产品，专用于为工作环境温度极高（最高可达150°C）的电路提供过电流保护。通用型设计确保了卓越的高温稳定性和性能可靠性。Littelfuse陶瓷保险丝系列通常具备的高I2t值确保了保险丝能够耐受强浪涌电流。

功能与特色:

• 工作温度范围：-55 ～150°C

• 设计用于为大电流电压调节模块（VRM）设备提供过电流保护

• 100%无铅、符合RoHS标准，无卤素

• 适用于含铅和无铅回流/波峰焊接

PTS645V系列

PTS645V系列属于是垂直方向单极单掷（SPST）常开（NO）瞬时动作触觉开关，可在PCB上进行表面安装，额定电压、电流分别为12VDC、50mA。PTS645V系列的行程距离为0.25mm（+0.2/-0.1mm），可选择驱动力（100gf，±30，深灰色）和（160gf±50，黄绿色），弹跳时间不会超过10ms。

Qxx25xx/Qxx25xHx 系列

Qxx25xx/Qxx25xHx 系列25A标准交变（高换向性）三端双向可控硅双向固态开关系列适合于交流开关和相位控制等应用，例如电机转速和温度调节控制、照明控制和静态开关继电器等。标准型器件通常通过启动交流线路而在第一及第三象限内运行。交变型器件只能在第一、第二和第三象限内运行，用于高dv/dt能力的电路中。

功能与特色:

• 符合RoHS标准

• 玻璃钝化结点

• 电压性能最高达到1000 V

• 浪涌承受能力最高可达250 A

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