【应用】先积集成多款运放、LDO和比较器芯片助力电池管理BMS、电源管理和电机驱动方案设计

电动工具省时省力的优势，非常受大众欢迎，无论是专门安装的产线，还是喜欢在家里DIY的爱好者，均不约而同的选择了电动工具来代替手动工具。同时很多品牌也新推出了各类电动工具，说明这个市场还是很有潜力的。

电动工具顾名思义就是用电力来代替人力，节省时间来释放生产力。电动工具的种类有很多种，一些手持的电动工具如电动螺丝刀等，大部分都是使用锂电池来供电的。

电动工具全球市场规模从2016年228亿美元提升至2021年291亿美元，年均符合增速6%，2021年无绳化率超50%，我国是世界电动工具市场的最大出口国和制造大国，约占全行业出口量的80%。2021年全年电动工具的出货量保持了5.3%的增长幅度。电动工具市场格局正向中国国产化转移，中国模拟芯片品牌先积集成提供多款运放、LDO和比较器芯片，适用于电动工具中的电池管理、电源管理以及电机驱动。为用户提供高性能、高性价比的模拟芯片解决方案。

1、电池管理BMS

手持式的电动工具都有用锂电池管理系统BMS，上图中的原理框图运放用于电流检测，精准的电流检测，可以获得精准的电池电量。

LT199

先积LT199系列是一款高分辨率的检流放大器，集成精确匹配的薄膜电阻器，支持对电池的充放电电流检测。共有三种固定增益可供选择：50V/V、100V/V和200V/V。LT199系列器件由2.5V至18V的单个电源供电，消耗的最大电源电流为100μA，所有版本的额定温度均为-40℃至125℃，并且提供了SC70-6和SOT236封装。

关键参数

• 共模电压范围：-0.3V~26V

• 电源工作范围：2.5V~18V

• 电压失调：±150μV

• 精度：

• 最大0.5%的增益误差

• 最大0.5μV/℃的失调漂移

• 最大10ppm/℃的增益误差

• 增益选择：

• LT199G1: 50V/V

• LT199G2: 100V/V

• LT199G3: 200V/V

• 静态电流：100μA

LTC8331/LTC8332

先积LTC8331/2是零漂运算放大器，1.8V-5.5V的供电范围，350kHz带宽，具有最大15μV的输入失调电压，漂移为10nV/℃，具有超低的低频噪声，静态电流仅26μA，用过外围电阻灵活配置增益。

关键参数

• 高直流精度：最大输入失调电压：±15μV

• 最大温漂：±50nV/℃

• 开环增益：130dB

• 电源纹波抑制比：126dB

• 共模抑制比：130dB

• 噪声：1.1μVpp

• 带宽：350kHz

• 静态电流：26μA 

• 温度范围：-40℃至125℃ 

通过LDO从锂电池组降压到5V或3.3V给运放，MCU等供电。

LTP3558

先积的LTP3558是一款支持36V高输入电压，具有1.5μA低静态电流的LDO。该设计适用于输出电流为200mA的高电压功耗敏感类应用，如电池供电、常开系统等。

关键参数

• 输入电压范围：最高可至36V

• 输出电流：200mA

• 输出电压：1.8V，2.5V，3.0V，3.3V，3.6V，5.0V

• 低压差：100mA@420mV

• 低静态功耗：1.5μA

• 工作温度范围：-40℃至125℃

• 封装：SOT23-3L、SOT23-5L、SOT89、DFN1×1-4L封装

• 支持过流、短路保护

LTP3559

先积的LTP3559是一款支持45V高输入电压，具有2.5μA低静态电流的LDO。该设计适用于输出电流为350mA的高电压功耗敏感类应用，如电池供电、常开系统等。

关键参数

• 输入电压范围：最高可至45V

• 输出电流：350mA

• 输出电压：1.8V，2.5V，3.0V，3.3V，3.6V，5.0V

• 低压差：100mA@330mV

• 低静态功耗：2.5μA

• 工作温度范围：-40℃至125℃

• 封装：SOT23-3L、SOT23-5L、SOT89、DFN1×1-4L封装，其中SOT23-5L ，DFN1×1-4L封装带Shutdown功能

• 支持过流、短路保护

2、电源管理

电动工具从锂电池取电，输入一般是12V~48V，通过Buck降压到5V，再通过LDO输出稳定的5V和3.3V，给MCU和其它模拟器件供电。

LDO相对于降压型DCDC变换器而言，其输出纹波会更小，噪声会更少，有利于MCU运输，和运放和比较器的精准信号采集，适合用于第二级降压电路。因此在输入输出压差不大的情况下，LDO是电源管理方案的优选，在不同的输入输出电压、电流、封装、压差、静态电流、功耗、噪声指标下，Linearin提供高性价比的方案。

线性稳压相对于降压型DCDC变换器而言，其输出纹波会更小，噪声会更少，有利于电动工具MCU、部分传感器的稳定运行，适合用于第二级降压电路。因此在输入输出压差不大的情况下，LDO是电源管理方案的优选，在不同的输入输出电压、电压、封装、压差、静态电流、功耗、噪声指标下，Linearin先积集成提供高性价比的解决方案。

LTP33xx

Linearin的LTP33xx系列是一款输出电流为300mA，具有高PSRR、低功耗的LDO。该设计适用于射频领域。该系列采用先进的CMOS工艺和P-MOSFET通过器件，以实现快速启动、极低噪声、优异的瞬态响应和优异的PSRR性能。

关键参数

• 输入电压范围：2.5V~6.0V

• 输出电流：300mA

• 输出电压：1.1V，1.2V，1.8V，2.5V，2.8V，3.0V，3.3V，3.6V（50mV step options between 0.8V and 5.0V）

• 低压差：300mA@190mV

• 低噪声：45mV_rms

• PSRR：70dB@1KHz

• 低静态功耗：40μA

• 支持过流、短路保护

• 工作温度范围：-40℃至125℃
  

• 封装：SOT23-3L、SOT23-5L、SOT89、DFN1×1-4L封装  

• 输出电容主动放电

LTP3637

先积的LTP3637是一款输出电流为300mA，具有0.8μA超低静态电流的CMOS LDO。该设计应用于超低功耗的便携式电池供电设备可延长电池寿命，内置的动态瞬态升压改善了无线通信应用的器件瞬态响应。该器件具有内部控制下拉电阻的使能电路，该电阻即使在EN引脚悬空时也能保持LDO处于禁用状态，无需外部组件下拉EN引脚。

关键参数

• 输入电压范围：2.0V~5.5V

• 输出电流：300mA

• 输出电压：1.2V, 1.5V, 1.8V, 2.5V, 2.8V, 3.0V, 3.3V, 3.6V

• 低压差：150mA@170mV

• 低静态功耗：0.8μA

• 支持过流，短路保护

• 工作温度范围：-40℃至125℃

• 提供SOT23-5L封装

• 输出电容主动放电
  

3、电机驱动

运放采集三相电机的相电流，比较器做过流和过压保护

LTC8841

先积的LTC8841是一款低功耗（典型值85µA），低噪声（25 nV/√Hz at 1kHz），轨对轨输入输出的精密放大器，通过使用专利技术，使其具有低失调（最大350μV）和低温漂（0.8 μV/℃）的特性。对于各种电池供电应用，如电动工具、手机、平板电脑、笔记本电脑和便携式医疗设备非常有优势。

关键参数

• 输入偏移电压：±350μV （Max）

• 单位增益带宽：1.5MHz 

• 低宽带噪声：25nV/√Hz

• 低输入偏置电流：1pA 

• 低静态功电流：85μA

• 高压摆率：1.2V/μs

• 供电范围：1.8V~5.5V （耐压可达10V）

• 轨至轨输入和输出

• 内部射频干扰（RFI）和电磁干扰（EMI）滤波器
  

LTC8725

先积的LTC8725是一款单通道具有开漏输出的高速比较器，66ns传输延时，极低功耗仅22μA。非常适合各种需要关键响应时间、功率敏感、低电压和/或紧凑的板空间的应用。内部集成RF/EMI滤波电路避免受到高频电磁干扰的不利影响。

关键参数

• 输入电压范围：1.8V至5.5V（耐压可达10V）

• 输出驱动电流：30mA

• 输出方式：开漏输出

• 输出延时：66ns

• 低静态功耗：23μA

• 工作温度范围：-40℃至125℃

• 封装： SOT23-5L、SC70-5L、SOIC-8L、MSOP-8L、TSSOP-8L、DFN2x2-8L封装   

• 内置RF滤波器和钳位电路

4、总结

借助先积的集成电路和参考设计，通过先进、高性能的电池、电源管理和电机控制解决方案实现电动工具电池监控、保护、平衡和电量计量以及高效的电机驱动，提供更强的保护功能。