在6月26日，充电头网举办了2024电动工具新技术线上研讨会，旨在深入了解各大芯片企业对电动工具领域的最新技术和解决方案，参会者们通过在线平台齐聚一堂，共同探讨未来电动工具发展的关键技术趋势。
在本次研讨会中，AOS万国半导体（以下简称：AOS）产品应用中心总监张龙为我们分享关于AOS电动工具方面的一些新方案。
AOS在电动工具领域主要分为三大类产品，分别是智能马达模块、独立驱动IC以及半桥功率MOSFET。产品应用主要包括电动工具、无人机、风扇以及电动自行车等交通工具。
智能马达模块将驱动IC、半桥MOSFET以及保护功能集成在一起，形成一个统一的模块。这种集成可以有效地减少体积，在对体积要求苛刻的应用中尤为突出，比如小型风扇和无人机等。
然而，对于高功率应用，如电动工具或电动自行车等场景，则需要将驱动IC与功率MOSFET分开设计，以获得更高的驱动效率和散热性能。
在智能马达模块领域，AOS的SMM模块具备多种产品选型，涵盖从QFN4x4、QFN4x5、DFN3x3等封装类型，适用电压范围在30V至100V之间，主要服务于中小功率电池应用，电压在12V至24V之间。
举例来说，AOZ9530QV是一个较小的模块，集成在QFN 3x3封装中，而AQZ9551QV则更大一些，具备12A电流输出能力。
AOS的智能马达模块可以有效节省PCB面积。AOS做了三种不同方案的对比：分立N+N方案、分立的P+N以及驱动IC的方案。结果显示，智能马达模块在采用驱动IC方案时在元件数量和PCB面积上有明显的优势，能够节省9到14个元器件，对于空间狭小的应用场景，如小型风扇和小型马达，具有很大的优势。
AOS的智能马达模块有以下特点：高度集成化，采用适合散热的QFN封装，并集成了LDO，能够实现100%占空比控制，在低转速和堵转情况下有较好的应用效果。AOS也在驱动上做了一些创新，可以单独调节sink和source电流，从而在EMI和效率上取得优化。此外，还有全面的保护功能，通过监测内部二极管电压来实现温度监测，从而定制化保护功能。
AOS有三种主要模块的布局封装，QFN封装将功率的V1和V2部分放在底部散热面积最大的地方，功率模块集中在一起，控制线路放在另一边，有助于工程师设计。
AOC的AOZ9530和AOZ9510系列集成了保护和自动调节功能，可以调节DVDT和驱动电流。通过DVS1和DVS2管脚设置电阻来控制驱动电流，根据EMI和效率需求来调节速度。VTP管脚可以采集二极管电压，在25度时为1.9V，到125度时为1.3V，用于监测模块工作温度，间接获取模块工作情况。这两个模块的工作电流分别为7A和20A。
以上是一些案例。左上角的图是一个实际的demo板，它显示的是一个四层的12V输入，7.84A的电动风扇驱动板。其转速可以达到4000转，工作功率可达100W左右。
右边的图是一个实际的案例，展示了最小的DFN3x3mm模块，它可以放在一个硬币大小的电机PCB上，实现42000转的高速，并通过了双85测试。在这些实际案例中，AOS的智能马达模块非常适合小型电动工具和集成式风扇应用，具有集成化高、使用方便的优点。
AOS的马达驱动IC包括四款产品：AOZ32103MQV、AOZ32103MQV-06、AOZ32063MQV和AOZ32101MDV，覆盖60V到100V的范围。所有IC都集成了Bootstrap Switch，自适应驱动上滚，三相驱动IC还集成了电流检测、死区控制和自动省电模式，以及全面的保护功能。
这是AOS驱动IC的一些布局图。最小的封装为DFN 3x3mm，是半桥驱动IC。其他三款QFN封装（4x4mm到5x4mm）是三相驱动IC，管脚较多。以上这些IC都已量产，部分客户已经开始使用。
AOZ32063MQV是60V三相驱动IC，是AOS比较经典的一款马达三相驱动IC，右下角是它的应用图。这款芯片自带电源，无需外接VCC，与主功率部分共用电源输入，支持最高70V的Boost电压，能够实现100%占空比驱动，并且保护功能全面，适用于中低功率马达驱动电动工具，如电钻、台钻和高速风扇等应用。
AOZ32103MQV-06是60V驱动IC，VCC外置，适用于与100V IC共用控制部分的场景，支持100%的占空比控制。
AOZ32103MQV是100V马达驱动IC，适用于更大功率的马达驱动和电动工具，也可以用在电动自行车领域。
左边图是实际的100V驱动IC加上TOLL MOSFET的电机驱动demo板。左边是AOZ32103MQV驱动IC，中间是使用AOS的AOTL66912 MOSFET的电池控制板，右边是电机驱动板，三相桥上各用一颗AOTL66912，共六颗AOTL66912 MOSFET，配合AOZ32103MQV驱动IC，可以驱动500W到1000W的大功率电机，适用于中大型电动工具应用。
以上是AOZ32103MQV驱动IC，配合AOS的AONS6696方案。AONS6696是一颗100V的DFN 5x6mm MOSFET，采用在PCB板正反面布置上下管的方式，有效节省面积。这种布局方式适合电动工具，因为电机转子需要从中间孔中伸出，所以PCB板这种形状有利于实际应用中与电机集成一体化。
AOS的AOZ32103MQV驱动IC也在割草机上通过了客户的各种严苛实验和认证。AOS还将AOZ32103MQV与一些竞争对手的驱动IC进行了对比。在实验平台上，在三相桥上放了12颗AOTL66912 MOSFET。实测结果显示，AOZ32103MQV驱动IC的电流在很多方面都超过了竞争对手，适合与两颗AOTL66912 MOSFET并联使用。在350W到800W范围内，使用一颗AOZ32103MQV驱动IC加AOS MOSFET即可实现完美的电机驱动。
此外，AOS还进行了效率和温升对比，在相同负载和转速条件下，与竞争对手的温升是差不多的。
AOS还有半桥驱动IC的方案。AOZ32101MDV是一款DFN 3x3mm封装的半桥驱动IC，专为需要小体积的半桥驱动应用设计。其source电流为1.5A，sink电流可达2.5A，并集成了120V的Bootstrap Diode，能够在较高电压下工作。它也能通过各种割草机的户外使用条件测试。
AOZ32101MDV的一个有趣应用是在服务器散热风扇上。现在AI服务器散热是个大问题，这种服务器上会装大型散热风扇，通过装16个高速风扇快速抽出机柜中的热量。这样的风扇功率可以达到400W甚至600W，所以需要一个体积小且集成度高的方案。通过使用AOZ32101MDV加AOTL6692方案，可以实现850W单个风扇的功率。除了风扇应用外，该方案在电动工具上也非常有价值。
最后，AOS还有一个正在开发的新产品，预计很快进入量产。其特点是温升范围广，可适应从-40℃到100℃的环境，所以在户外工作条件恶劣的场合，这款驱动IC会非常有意义。
在半桥MOSFET上，AOS推出了一款40V新产品，通过将半桥的上下管集成在一起，并采用DFN 5x6mm的封装。与众不同的是，这款产品的RDS(on)非常低。
比如，AON6590A，这款DFN 5x6mm封装的40V产品，其RDS(on)标称值只有0.78mΩ。而AOS新产品的上管RDS(on)为0.8mΩ，下管为1mΩ。通过将两个晶元叠在一起的方式（stacked die），可以在相同的封装内实现更小的RDS(on)，大大节省体积并保证散热效果。
这是AOS使用Stacked die MOSFET做的一个demo版，功率为500V。相比传统的分立方案，采用这种Stacked die MOSFET的面积减少了17%。对于那些对面积有高要求但同时对功率也有大需求的用户，这种方案非常有价值。
同时AOS还采用了一种特别的封装方式，将HS drain放在中间，HS source放在一端，从而增大散热面积，并将上管和下管之间的电感减小到约100pF左右。这对于减少电动工具在高速开关中的震荡，提高系统的可靠性非常有帮助。
同时AOS也进行了温升对比。在360V和450V两种条件下，对比了这种驱动半桥的温升情况。可以看到，相对于传统的分立方案，尽管传统分立方案的散热面积更大、RDS(on)更小，但在相同的输出功率条件下，它们的温升是差不多的。这说明这种集成方案不仅体积小，而且在散热功能和温升方面也有很大的优势。
总结一下，这种新的stacked die半桥MOSFET可以节省电动工具的PCB面积，适用于更加紧凑、便携且大功率的应用。与传统的分立方案相比，它的温升并没有增大，因此可以在更小的电动工具中实现更大的电机功率。
充电头网总结
AOS在电动工具领域的布局主要有智能马达模块、独立驱动IC以及半桥功率MOSFET三大类产品。智能马达模块将驱动IC、半桥MOSFET和保护功能集成一体，满足小型风扇、无人机等对体积要求高的应用；而在电动工具和电动自行车等高功率场景中，独立驱动IC与功率MOSFET的分开设计则提供了更高的驱动效率和散热性能。
通过多种封装类型和广泛的电压覆盖，AOS的智能马达模块和驱动IC产品，适用于中小功率到大功率的电池应用。在具体产品中，例如AOZ9530QV和AQZ9551QV等模块，凭借其小型封装和强劲输出能力，成功解决了PCB面积和散热的挑战，特别适合小型电动工具和集成式风扇应用。
AOS的驱动IC产品线，涵盖从60V到100V的多款IC，具备集成Bootstrap Switch、自适应驱动等多种功能，并且在EMI、效率和保护功能上进行了优化设计。其高集成度的半桥驱动IC在服务器散热风扇和电动工具等应用中，展示了非常优秀的性能和可靠性。此外，AOS新推出的Stacked die半桥MOSFET，通过特有的封装方式和低RDS(on)设计，在缩小体积的同时保证了优异的散热效果和温升表现，为电动工具应用提供了高效节能的解决方案。
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