電動工具中直流電機的優(yōu)先配置已從有刷直流大幅轉(zhuǎn)向更可靠,、更有效的無刷直流（BLDC）解決方案,。典型的諸如斬波器配置的有刷直流拓撲通常根據(jù)雙向開關(guān)的使用（或不使用）實現(xiàn)一個或兩個功率金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）。另一方面,，三相BLDC配置需要三個半橋或至少六個場效應(yīng)管（FET），因此從有刷電流轉(zhuǎn)向無刷電流意味著全球電動工具FET總區(qū)域市場的3倍到6倍倍增（見圖1）,。作為推動TI的NexFET?功率MOSFET的一員,，我很難抱怨這一市場趨勢。

　　圖1：從有刷到無刷拓撲的轉(zhuǎn)換意味著FET數(shù)量的6倍倍增

　　但BLDC設(shè)計在這些FET上提出了新的技術(shù)要求,。例如,，若電路板上FET的數(shù)量6倍倍增也意味著驅(qū)動電機所需的印刷電路板（PCB）占用面積增加了6倍，那么BLDC設(shè)計不大可能仍適用于電動工具和園藝工具制造商,。請記住,，電力電子設(shè)備通常位于這些工具的手柄中；因此,，為適應(yīng)最小的手部尺寸,，應(yīng)用通常極其受到空間限制（參見圖2）。需要更高功率密度的解決方案,，換句話講,，需要可在更小空間中處理更多電流的FET。

　　圖2：在大多數(shù)電動工具中,，電子設(shè)備位于手柄中

　　傳統(tǒng)意義上講,，適用于驅(qū)動大功率電機的FET其封裝又大又重，如TO-220,、DPAK和D2PAK,。但像TI的小型無引線封裝（SON）5mm×6mm FET這類更新的方形扁平無引線（QFN）封裝在硅片和源極管腳之間能提供更小的封裝電阻。單位面積的電阻較小意味著單位面積的傳導損耗較少,，也意味著更高的電流能力和更高的功率密度,。因此，隨著FET硅單位面積的電阻（RSP）繼續(xù)下降（大致相當于過去每代產(chǎn)品的一半）,，電動工具,、園藝工具和家用電器行業(yè)的QFN解決方案增長迅速也不足為奇了。這些較小的FET現(xiàn)在通常能夠自驅(qū)動高達30A或更高的直流電機電流,；即使對于更高功率的設(shè)計,，并行多個QFN有時更適用于更大的封裝。畢竟,，兩個5mm×6mm的器件在60mm2的總PCB面積中仍只相當于占用一個D2PAK的一小部分尺寸,，在總PCB空間大約為10mm×15mm，即150mm2（見圖3）,。

　　圖3：半橋所需的PCB空間（未按比例畫出）

　　TI最近通過將兩個FET縱向集成到一個單一封裝中,，將這一趨勢歸結(jié)為邏輯結(jié)論，在一個SON 5mm×6mm以上的功率模塊中提供整個半橋,。40V CSD88584Q5DC和60V CSD88599Q5DC采用與TI低電壓功率塊相同的堆疊管芯技術(shù),，用于高頻電源應(yīng)用,，但采用優(yōu)化的硅片，以減少大電流電機驅(qū)動應(yīng)用的傳導損耗,。除最小化在PCB上并排兩個FET帶來的寄生電感外,，縱向集成兩個FET可在同一封裝中容納更多的硅，從而實現(xiàn)比分立QFN器件更高的功率密度,。

　　這些器件還具有帶裸露金屬頂部的耐熱增強型DualCool?封裝,。因此，盡管仍存在一些情況,，即電動工具制造商可能更傾向于使用TO-220 FET來表面貼裝FET,，因為這些FET可安裝在大型散熱器上以將熱量從PCB排出,，但是這些功率模塊采用QFN封裝提供了同樣的好處,。例如，即使在最理想的熱環(huán)境中,，通常也不鼓勵在典型的5mm×6mm的QFN中耗散3W以上的功率,。但是通過適當?shù)厥褂蒙崞鳎@些DualCool器件可以處理6W或更多的功耗,，功率密度翻了一倍,，而PCB占用面積減少了一半。

　　如今,，在電動工具,、園林工具及電池供電的家用電器中推出更受歡迎的BLDC電機時，功率密度就是游戲的代名詞,。TI新的功率模塊解決方案可在前所未有的水平上實現(xiàn)這一目標,。

　　其他信息

　　·有關(guān)這些新功率模塊的更多信息，請查看具有40V CSD88584Q5DC的18V / 1kW,，160A峰值,，效率高于98%的高功率密度無刷電機驅(qū)動器參考設(shè)計。

　　·訂購具有60V CSD88599Q5DC和DRV8323R柵極驅(qū)動器的DRV8323RH三相智能柵極驅(qū)動評估模塊,。