单平台设计可以降低无绳电动工具的研发成本

单平台设计可以降低无绳电动工具的研发成本

2022年6月30日

作者:Andy Wang, Allegro MicroSystems工业电机产品线总监亚博棋牌游戏

电动工具的广泛应用增加了产品开发成本和时间

房主和专业消费者都在从交流供电(有线)工具迁移到直流电池供电(无绳)工具，制造商也在继续从直流迁移到无刷直流(BLDC)。随着这种迁移，对更可靠的工具、更大的移动性和更长的运行时间的需求也随之出现，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，并影响了底线。yaboAPP亚博制造商可以通过设计利用具有电压范围和栅极驱动器功能的单一通用平台来支持产品组合中的产品，从而降低成本。

从电动螺丝刀到锤钻再到链锯，这些工具的商业和工业应用(切割、钻孔、研磨、砂光、成型、抛光等)所需的不同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18v时可能消耗400w，而电锯在电池电压高达80v时可能消耗数千瓦。

由于不同产品和应用的需求差异很大，所以每种产品设计中的组件选择也可能相差很大。低电池电压的低功耗产品的典型方法是片上系统(SoC)，它提供了最优化的尺寸和成本解决方案。然而，大多数soc没有足够的强度来驱动更大的mosfet。设计人员通常使用离散方法来驱动这些较大的负载，例如带有微控制器单元(MCU)的门驱动器。随着电池电压的增加，需要更高额定的组件。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，通常需要开发多种解决方案和平台，而每种解决方案都需要更多的成本和资源需求。

这些应用图说明了电动工具对栅极驱动器的级联要求。SoC可以容纳低功耗设备;然而，中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。所有这些考虑都增加了成本。

针对所有应用程序的单平台解决方案减少了开发时间和成本亚博尊贵会员

由于依赖于使用来自多个供应商的离散组件创建的平台，因此有可能减轻增加的研发支出、重大的后勤挑战和延长的上市时间。一种方法是使用一个带门驱动的通用MCU。尽管有可能选择一种既具有电压范围又具有栅极驱动能力的栅极驱动器来解决所有应用，但这可能是不切实际的。亚博尊贵会员具有高电压范围的栅极驱动器通常具有较高的成本，因此对于具有较低电池电压的应用程序来说，利润率会受到影响。亚博尊贵会员更好的方法是使用两个具有不同电压范围的pin-to-pin插入式替代栅极驱动器。无论电压范围如何，这些栅极驱动器都应具有支持低功率和高功率应用的栅极驱动强度。亚博尊贵会员

这些栅极驱动器可作为平台中的可互换部件使用，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mcu +门驱动程序架构中的插入式替代品，将创建一个服务于组合中所有产品线的平台。这种解决方案最大限度地重用现有软件和知识产权，并减少了研发时间和物流费用。

在服务于所有电动工具的理想单芯片解决方案实现之前，在单一平台解决方案中使用离散组件作为彼此的临时替代品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法。由于离散组件的封装和插接因供应商而异，因此寻找可互换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从单一供应商获得，作为一个产品系列，服务于整个电动工具系列。

基于mcu的最佳方法是使用SoC开发电动工具产品线。这种架构将通过消除外部组件来帮助减小PCB尺寸，这将腾出空间用于更大的电池或帮助减小工具的尺寸，减少整体碳足迹。SoC解决方案还将提供更高的可靠性，简化物流并降低成本。

改变是不可避免的——现在就准备好

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工具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不可避免的费用即将到来。

电动工具开发人员今天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 +可互换门驱动器架构开始，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进行分阶段重新设计，该解决方案具有支持当前和预期电动工具需求的适应性，可以大大减轻未来的研发负担，当新功能出现时，产品线将为快速市场渗透做好准备。

切换到单平台解决方案是一个重大决定。然而，在未来的能力存在，很容易想象，每个人都将使用基于soc的方法来满足他们的电动工具组合的需求。对于临时的mcu +门驱动程序方法，开发人员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，您可能能够看到一条清晰的路径，以开发单一平台解决方案并实现级联节省。未来最敏捷的电动工具提供商可能是那些计划并开始迁移到单一平台解决方案的公司。

发现解决方案，以加速您自己的单平台设计go.allegromicro.com/powertools．

原由EETimes2022年5月。转载已获授权。