電動工具的廣泛應用增加了產品開發成本和時間線

房主和專業消費者都在從交流供電（有線）工具遷移到直流電池供電（無線）工具，制造商也在繼續從直流遷移到無刷直流 （BLDC）。隨著這種遷移，對更可靠的工具的需求也隨之而來，這些工具具有更大的移動性和更長的運行時間，催生了大量的行業研發投資。

雖然這些發展令人興奮，但由此產生的無數新設計和研發周期消耗了寶貴的資源并影響了利潤。制造商可以通過使用具有電壓范圍和柵極驅動器功能的單一通用平臺的設計來支持產品組合中的產品，從而降低成本。

從電動螺絲刀到錘鉆再到鏈鋸，這些工具的商業和工業應用（用于切割、鉆孔、打磨、打磨、成型、拋光等）所需的不同電池電壓和瓦數構成了重大的工程挑戰。例如，電鉆在電池電壓為 18 V 時可能會消耗 400 W，而電鋸在電池電壓高達 80 V 時可能會消耗數千瓦。

由于產品和應用程序的要求差異很大，因此每種產品設計中的組件選擇也可能有很大差異。具有低電池電壓的低功耗產品的典型方法是片上系統 （SoC），它為尺寸和成本提供了最優化的解決方案。然而，大多數 SoC 沒有能力驅動更大的 MOSFET。設計人員經常使用分立方法來驅動這些較大的負載，例如帶有微控制器單元 （MCU） 的柵極驅動器。隨著電池電壓的增加，需要更高額定值的組件。當產品設計需要不同的解決方案時，資源緊張會影響軟件工程和硬件工程。最后，通常會開發多種解決方案和平臺，每個解決方案和平臺都會帶來更多的成本和資源需求。

這些應用圖說明了對電動工具柵極驅動器的級聯需求。SoC 可能能夠容納低功耗設備；然而，中高功率設備需要增加設計復雜性，這也可能需要不同的 MCU。所有這些考慮都會增加成本。

適用于所有應用程序的單一平臺解決方案可縮短開發時間和成本

由于依賴使用來自多個供應商的分立組件創建的平臺，因此可以減輕研發支出的增加、重大的后勤挑戰和上市時間的延長。一種方法是使用帶有柵極驅動器的通用 MCU。盡管可以選擇具有電壓范圍和柵極驅動能力的柵極驅動器來滿足所有應用，但這可能不切實際。具有高電壓范圍的柵極驅動器通常會帶來更高的成本，因此對于電池電壓較低的應用來說，會有一個邊際損失。更好的方法是使用兩個具有不同電壓范圍的引腳對引腳插入式替代柵極驅動器。無論電壓范圍如何，這些柵極驅動器都應具有支持低功率和高功率應用的柵極驅動強度。

這些柵極驅動器可以用作平臺中的可互換組件，設計人員可以選擇滿足電壓范圍要求的柵極驅動器。在 MCU 加柵極驅動器架構中使用引腳對引腳柵極驅動器作為直接替代品將創建一個平臺，為產品組合中的所有產品線提供服務。該解決方案最大限度地重復使用現有軟件和 IP，并減少研發時間和后勤費用。

在實現服務于所有電動工具的理想單芯片解決方案之前，在單平臺解決方案中使用分立元件作為彼此的直接替代品可能是在服務于整個電動工具產品線的同時降低研發成本的最佳方式。 由于分立元件的封裝和引腳分配因供應商而異，因此尋找可互換元件可能意味著尋找單一供應商解決方案。如今，可互換柵極驅動器可從單一供應商處獲得，作為一個產品系列，服務于整個電動工具系列。

與基于 MCU 的方法相比，最佳方法是使用 SoC 開發電動工具產品線。這種架構將通過消除外部組件來幫助減小 PCB 尺寸，從而騰出可用于更大電池的空間，或幫助減小工具的尺寸，從而減少總體碳足跡。SoC 解決方案還將提供更高的可靠性、簡化物流并降低成本。

改變是不可避免的——現在就準備

隨著業界對無傳感器解決方案和物聯網的期待，未來的電動工具將提出新的需求。當今 BLDC 電動工具平臺中使用的當前解決方案將無法支持未來的許多功能。在未來的某個地方，今天的許多開發平臺都需要進行改造以適應新興能力。這意味著重新開發電動工具平臺的不可避免的費用正在逼近。

今天，電動工具開發商將從使用單一平臺設計他們的產品中受益。分階段遷移的一種方法可能是從 MCU 加可互換柵極驅動器架構開始，然后隨著新解決方案的出現切換到 SoC 架構。通過現在計劃對單平臺解決方案進行分階段的重新設計，該解決方案具有支持當前和預期電動工具需求的適應性，未來的研發負擔可以大大減輕，并且產品線將在新功能出現時為快速市場滲透做好準備出現。

切換到單一平臺解決方案是一個重大決定。然而，在存在這種能力的未來，很容易想象每個人都會使用基于 SoC 的方法來滿足其電動工具組合的需求。對于臨時 MCU 加柵極驅動器方法，開發人員需要找到適合該工作的可互換柵極驅動器。通過考慮您當前和預期的產品線的需求以及單個供應商的離散、可互換組件，您可能能夠看到開發單一平臺解決方案和級聯節省的清晰路徑。明天最靈活的電動工具供應商很可能是那些計劃并開始遷移到今天的單一平臺解決方案的供應商。

作者 Andy Wang，Allegro MicroSystems 工業電機產品線總監