东芝半导体无绳吸尘器解决方案

近年来，家居清洁产品正朝着无线化、智能化和高效能的方向快速发展。无绳吸尘器凭借其便捷性和灵活性，已成为市场主流。然而，为了满足用户对更长续航、更强动力和更轻便机身的需求，制造商在设计时必须考虑高效率、低功耗和电路小型化等关键因素。这不仅关乎用户体验，还涉及产品整体性能和竞争力。

在这种背景下，如何优化电源管理、提升电机驱动效率，并减少电路板面积成为行业关注的焦点。东芝半导体凭借在功率器件、微控制单元（MCU）及电机驱动技术上的深厚积累，提供了一整套高效可靠的解决方案，助力无绳吸尘器实现更高效的运行、更低的能耗和更紧凑的设计。

无绳吸尘器方框图一览

东芝高效能半导体方案，全面提升无绳吸尘器性能

01高效MOSFET，降低损耗、提高能效

无绳吸尘器的电机驱动部分需要高效的开关器件来减少能量损耗，提高运行效率。东芝提供的U-MOS系列N沟道／P沟道MOSFET，它们具有低导通电阻（RDS(on)）和高速开关特性，可以有效降低功率损耗，提高电机驱动效率。同时，小型封装设计有助于减少电路板占用面积，使产品更加轻巧紧凑。

其中，U-MOS系列N沟道MOSFET适用于电机控制、功率开关，代表性产品包括TPH7R006PL／TPH4R008QM／TPH2R408QM／TPN7R006PL／TPN8R408QM／TK5R1P08QM／TK6R9P08QM。

U-MOS系列N沟道MOSFET的代表性产品

U-MOS系列P沟道MOSFET适用于电源管理、低压开关，代表性产品TPCA8120的导通电阻RDS(on)）在VGS=-10V时，典型值为2.4mΩ，最大值为3.0mΩ。

02肖特基二极管（SBD），增强抗浪涌能力

电机启动或运行过程中可能会产生浪涌电流，影响系统稳定性。东芝的肖特基二极管（SBD）具备低正向压降和快速恢复时间的特性，可以有效降低功率损耗，并提供良好的抗浪涌能力，保护系统稳定运行。

东芝的高效率SBD CMS系列的反向耐压（VRRM）最高可达60V，适用于多种电路需求；平均正向电流（IF(AV)）最高可达5A，可适用于不同功率等级的应用。用户可以根据设备需求选择合适的型号。它们采用M-FLAT封装，相比传统引线封装高度更低，占用空间更小。

下图列出了CMS05和CMS15的主要规格：

03低功耗MCU，集成多功能，优化系统控制

无绳吸尘器需要在精准控制电机的同时，实时监测温度、电流和电池状态，以确保安全运行并提升效率。东芝的微控制单元（MCU）集成自研矢量引擎（VE）协处理器，专门针对电机控制优化。该协处理器显著降低CPU负载，支持多电机及外设协同控制，从而提升整体系统性能和能效。

此外，MCU内置三相PWM（脉宽调制）波形生成和AD转换器，实现高效、低噪声的电机驱动。结合先进的编码器（A-ENC），在每次PWM运行时进一步减轻CPU负担，使系统运行更智能、更高效。

代表性产品包括TXZ+ 4A系列M4K组、TX04系列M470组和TX03系列M370组，最高运行频率达160 MHz，工作电压范围为4.5V至5.5V，支持最多2个电机的同时控制。东芝还提供简单易用的电机控制软件开发工具——MCU Motor Studio，支持开发人员快速构建高效控制方案，显著优化开发流程。

低功耗MCU产品系列

04CMOS运算放大器，降低功耗

东芝的CMOS运算放大器（型号TC7555SF／TC7555SFU）在无绳吸尘器设计中展现了显著优势。CMOS工艺使运算放大器能够实现低电压操作，相较于东芝双极型运算放大器显著降低了功耗需求。CMOS工艺的低电流特性有助于延长小型物联网设备的电池寿命。相较于东芝双极型运算放大器，TC7555SF的典型静态电流仅为10μA，显著减少了功耗，尤其适合对续航要求高的无绳设备。

该运算放大器集成了相位补偿电路，消除了外部组件的需要，从而减少了部件数量和设备整体尺寸。这不仅简化了电路设计，还有效降低了生产成本。

05双极晶体管，高抗静电能力

双极型晶体管（BJT）是许多电子电路中的关键组成部分，广泛用于信号放大、开关控制、电源管理等应用。在这款无绳吸尘器方案的LED驱动电路设计中，东芝的小型双极型晶体管产品线凭借多样化封装选择（如扁平引线型和无引线型）、低饱和电压和高抗静电能力，为高性能设备提供了可靠支持。

东芝小型双极型晶体管产品线的主要规格

06光耦合器，助力隔离电路优化

无绳清洁器的电源线路采用反激式AC-DC电路，将交流电转换为稳定的直流电，为设备提供可靠电力。电路包括EMI滤波器（抑制电磁干扰）、PWM控制器（内置MOSFET）以及光耦合器（Photocoupler）。

光耦合器作为信号隔离的重要组件，能够有效提高系统安全性，降低电磁干扰（EMI），并优化信号传输稳定性。东芝TLP383光耦合器采用光电晶体管与InGaAs红外发光二极管进行光耦合，确保高效的信号传输。在低输入电流范围（IF=0.5mA）下，TLP383比东芝传统产品具有更高的电流传输比（CTR），提升了低功耗信号隔离的能力。工作温度范围宽达-55°C至125°C，适用于工业级应用。高隔离耐压（5000Vrms），增强系统安全性。

TLP383光耦合器具有更高的电流传输比（CTR）

07eFuse IC，增强电路安全性

在现代电子设备中，过流、过压和短路等异常情况可能导致电路损坏，影响设备的稳定性和安全性。传统的熔断保险丝（Fuse）虽然可以提供保护，但一旦触发，必须更换，不适用于现代高可靠性、高密度电子产品。

东芝eFuse IC（电子保险丝），如TCKE8系列和TCKE7系列，通过可重复使用、智能保护和符合 IEC 62368-1国际安全认证，成为高效电子电路保护的理想解决方案，适用于电源管理、工业设备、服务器和消费电子产品。

TCKE8／TCKE7产品规格

通过这些高性能器件的组合应用，制造商可以打造出更加高效、节能、小型化的无绳吸尘器，为用户带来更优质的清洁体验。

关于东芝电子元件及存储装置株式会社

东芝电子元件及存储装置株式会社是先进的半导体和存储解决方案的领先供应商，公司累积了半个多世纪的经验和创新，为客户和合作伙伴提供分立半导体、系统LSI和HDD领域的杰出解决方案。

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