近年來，家居清潔產(chǎn)品正朝著無線化、智能化和高效能的方向快速發(fā)展。無繩吸塵器憑借其便捷性和靈活性，已成為市場主流。然而，為了滿足用戶對更長續(xù)航、更強動力和更輕便機身的需求，制造商在設(shè)計時必須考慮高效率、低功耗和電路小型化等關(guān)鍵因素。這不僅關(guān)乎用戶體驗，還涉及產(chǎn)品整體性能和競爭力。

在這種背景下，如何優(yōu)化電源管理、提升電機驅(qū)動效率，并減少電路板面積成為行業(yè)關(guān)注的焦點。東芝半導(dǎo)體憑借在功率器件、微控制單元（MCU）及電機驅(qū)動技術(shù)上的深厚積累，提供了一整套高效可靠的解決方案，助力無繩吸塵器實現(xiàn)更高效的運行、更低的能耗和更緊湊的設(shè)計。

無繩吸塵器方框圖一覽

東芝高效能半導(dǎo)體方案，全面提升無繩吸塵器性能

01高效MOSFET，降低損耗、提高能效

無繩吸塵器的電機驅(qū)動部分需要高效的開關(guān)器件來減少能量損耗，提高運行效率。東芝提供的U-MOS系列N溝道／P溝道MOSFET，它們具有低導(dǎo)通電阻（RDS(on)）和高速開關(guān)特性，可以有效降低功率損耗，提高電機驅(qū)動效率。同時，小型封裝設(shè)計有助于減少電路板占用面積，使產(chǎn)品更加輕巧緊湊。

其中，U-MOS系列N溝道MOSFET適用于電機控制、功率開關(guān)，代表性產(chǎn)品包括TPH7R006PL／TPH4R008QM／TPH2R408QM／TPN7R006PL／TPN8R408QM／TK5R1P08QM／TK6R9P08QM。

U-MOS系列N溝道MOSFET的代表性產(chǎn)品

U-MOS系列P溝道MOSFET適用于電源管理、低壓開關(guān)，代表性產(chǎn)品TPCA8120的導(dǎo)通電阻RDS(on)）在VGS=-10V時，典型值為2.4mΩ，最大值為3.0mΩ。

02肖特基二極管（SBD），增強抗浪涌能力

電機啟動或運行過程中可能會產(chǎn)生浪涌電流，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。東芝的肖特基二極管（SBD）具備低正向壓降和快速恢復(fù)時間的特性，可以有效降低功率損耗，并提供良好的抗浪涌能力，保護系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

東芝的高效率SBDCMS系列的反向耐壓（VRRM）最高可達60V，適用于多種電路需求；平均正向電流（IF(AV)）最高可達5A，可適用于不同功率等級的應(yīng)用。用戶可以根據(jù)設(shè)備需求選擇合適的型號。它們采用M-FLAT封裝，相比傳統(tǒng)引線封裝高度更低，占用空間更小。

下圖列出了CMS05和CMS15的主要規(guī)格：

03低功耗MCU，集成多功能，優(yōu)化系統(tǒng)控制

無繩吸塵器需要在精準控制電機的同時，實時監(jiān)測溫度、電流和電池狀態(tài)，以確保安全運行并提升效率。東芝的微控制單元（MCU）集成自研矢量引擎（VE）協(xié)處理器，專門針對電機控制優(yōu)化。該協(xié)處理器顯著降低CPU負載，支持多電機及外設(shè)協(xié)同控制，從而提升整體系統(tǒng)性能和能效。

此外，MCU內(nèi)置三相PWM（脈寬調(diào)制）波形生成和AD轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)高效、低噪聲的電機驅(qū)動。結(jié)合先進的編碼器（A-ENC），在每次PWM運行時進一步減輕CPU負擔(dān)，使系統(tǒng)運行更智能、更高效。

代表性產(chǎn)品包括TXZ+ 4A系列M4K組、TX04系列M470組和TX03系列M370組，最高運行頻率達160 MHz，工作電壓范圍為4.5V至5.5V，支持最多2個電機的同時控制。東芝還提供簡單易用的電機控制軟件開發(fā)工具——MCU Motor Studio，支持開發(fā)人員快速構(gòu)建高效控制方案，顯著優(yōu)化開發(fā)流程。

低功耗MCU產(chǎn)品系列

04CMOS運算放大器，降低功耗

東芝的CMOS運算放大器（型號TC7555SF／TC7555SFU）在無繩吸塵器設(shè)計中展現(xiàn)了顯著優(yōu)勢。CMOS工藝使運算放大器能夠?qū)崿F(xiàn)低電壓操作，相較于東芝雙極型運算放大器顯著降低了功耗需求。CMOS工藝的低電流特性有助于延長小型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池壽命。相較于東芝雙極型運算放大器，TC7555SF的典型靜態(tài)電流僅為10μA，顯著減少了功耗，尤其適合對續(xù)航要求高的無繩設(shè)備。

該運算放大器集成了相位補償電路，消除了外部組件的需要，從而減少了部件數(shù)量和設(shè)備整體尺寸。這不僅簡化了電路設(shè)計，還有效降低了生產(chǎn)成本。

05雙極晶體管，高抗靜電能力

雙極型晶體管（BJT）是許多電子電路中的關(guān)鍵組成部分，廣泛用于信號放大、開關(guān)控制、電源管理等應(yīng)用。在這款無繩吸塵器方案的LED驅(qū)動電路設(shè)計中，東芝的小型雙極型晶體管產(chǎn)品線憑借多樣化封裝選擇（如扁平引線型和無引線型）、低飽和電壓和高抗靜電能力，為高性能設(shè)備提供了可靠支持。

東芝小型雙極型晶體管產(chǎn)品線的主要規(guī)格

06光耦合器，助力隔離電路優(yōu)化

無繩清潔器的電源線路采用反激式AC-DC電路，將交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電，為設(shè)備提供可靠電力。電路包括EMI濾波器（抑制電磁干擾）、PWM控制器（內(nèi)置MOSFET）以及光耦合器（Photocoupler）。

光耦合器作為信號隔離的重要組件，能夠有效提高系統(tǒng)安全性，降低電磁干擾（EMI），并優(yōu)化信號傳輸穩(wěn)定性。東芝TLP383光耦合器采用光電晶體管與InGaAs紅外發(fā)光二極管進行光耦合，確保高效的信號傳輸。在低輸入電流范圍（IF=0.5mA）下，TLP383比東芝傳統(tǒng)產(chǎn)品具有更高的電流傳輸比（CTR），提升了低功耗信號隔離的能力。工作溫度范圍寬達-55°C至125°C，適用于工業(yè)級應(yīng)用。高隔離耐壓（5000Vrms），增強系統(tǒng)安全性。

TLP383光耦合器具有更高的電流傳輸比（CTR）

07eFuse IC，增強電路安全性

在現(xiàn)代電子設(shè)備中，過流、過壓和短路等異常情況可能導(dǎo)致電路損壞，影響設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性。傳統(tǒng)的熔斷保險絲（Fuse）雖然可以提供保護，但一旦觸發(fā)，必須更換，不適用于現(xiàn)代高可靠性、高密度電子產(chǎn)品。

東芝eFuse IC（電子保險絲），如TCKE8系列和TCKE7系列，通過可重復(fù)使用、智能保護和符合 IEC 62368-1國際安全認證，成為高效電子電路保護的理想解決方案，適用于電源管理、工業(yè)設(shè)備、服務(wù)器和消費電子產(chǎn)品。

TCKE8／TCKE7產(chǎn)品規(guī)格

通過這些高性能器件的組合應(yīng)用，制造商可以打造出更加高效、節(jié)能、小型化的無繩吸塵器，為用戶帶來更優(yōu)質(zhì)的清潔體驗。

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