ZHCUCS0A January 2025 – July 2025
电动工具用于各种工业和家庭应用，例如钻孔、研磨、切割、抛光、驱动紧固件等。最常见的电动工具均使用电机，而有些则使用内燃机、蒸汽机或压缩空气。电动工具分为有绳或无绳（电池供电）两种。有绳电动工具使用市电（电网电能）为交流或直流电机供电。
无绳工具使用电池电源来驱动直流电机。大多数无绳工具都使用业界先进的锂离子电池，这类电池重量轻，可提供高能量密度并具有较长的使用寿命。电动工具的功率等级和电池电压等级不尽相同。无绳链锯和无绳圆锯等电动工具以及无绳树木切割机等不同的园艺工具需要极高的扭矩和极高的峰值电流。
无绳工具采用有刷或无刷直流 (BLDC) 电机。BLDC 电机效率更高、维护需求更少、噪声更低且使用寿命更长。电动工具对外形尺寸、效率、峰值电流、可靠性和热性能有一定要求。因此、需要使用尺寸紧凑的高效功率级来驱动电动工具电机。小尺寸的功率级便于灵活安装和 PCB 布线、并且设计成本较低。高效率可最大限度延长电池使用时间并降低冷却工作量。高效率要求又要求开关器件具有低漏源电阻 (RDS(on))。功率级还必须确保提供电机失速或任何高电流预防等保护功能。
此设计使用了 GaN FET、更高的脉宽调制 (PWM) 和高达100kHz 的开关频率，有助于减少直流-母线电容。将陶瓷电容器替代电解电容器后所获得的特性能减小尺寸和高度，并且效率更高，可以进一步减小 散热器的面积，从而有助于减轻 PCB 的重量。此外，需要提高 PWM 开关频率来减小电流，进而降低电机的扭矩纹波，尤其是可以使用低电感无刷交流电机来实现更精确的控制。
在 TIDA-010276 参考设计中，在三相逆变器中使用小型 GaN-FET LMG3100R017。LMG3100R017 在 6.5mm × 4mm 的 小型 QFN 封装内集成了驱动器和 80V GaN FET，并经优化后具有极低的栅极环路阻抗和电源环路阻抗。PCB 为顶面冷却式 LMG3100R017 GaN-FET 电源模块及可选散热器提供了安装孔。集成的自举二极管有助于进一步减小高侧 GaN-FET 辅助电源的空间。在该设计中，能进行低侧电流采样和总线电流采样，并增强总线电流过流保护。此外，该设计还增加了直流-总线电压以及 PWM 滤波三相电压，以验证先进的无传感器设计，例如 InstaSPIN-FOC™ 电机。该三相逆变器可在 12V 至 48V 的宽输入电压范围内工作，并提供板载电源管理功能，可为 LMG3100 栅极驱动器提供 5V 电源轨，为电流检测放大器和温度检测提供 3.3V 电源轨。TIDA-010276 提供与 3.3V I/O 接口兼容的 TI BoosterPack 插件模块，能连接到 C2000 MCU LaunchPad 或者 MSPM0 LaunchPad，以便快速轻松评估性能。