MOS管在電動牙刷中的應(yīng)用分析

前言

電動牙刷的電機驅(qū)動與電源管理系統(tǒng)中，MOS管作為核心功率開關(guān)器件，直接決定了產(chǎn)品的效率、續(xù)航及可靠性。合科泰電子針對旋轉(zhuǎn)式與聲波式電動牙刷的不同需求，通過SGT工藝MOS管（如HKTQ50N03）與超結(jié)MOS（如HKTD80N06）的差異化應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)方案中導(dǎo)通損耗高（RDS(on)≥10mΩ）、溫升顯著（ΔT≥15℃）等問題。合科泰結(jié)合實測數(shù)據(jù)與典型電路（如BOM中的AO3400驅(qū)動方案），系統(tǒng)分析MOS管在低壓電機控制、電池保護及無線充電模塊中的設(shè)計要點，為高性價比方案選型提供技術(shù)依據(jù)。

 

電動牙刷的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

電動牙刷主要分為兩大類：旋轉(zhuǎn)式與聲波式（振動式）。旋轉(zhuǎn)式電動牙刷通過電動機驅(qū)動圓形刷頭旋轉(zhuǎn)，而聲波式電動牙刷則通過高頻振動（超過3萬次/分鐘）產(chǎn)生微氣泡達到深度清潔效果。電動牙刷的主要構(gòu)成包括：

1.刷頭部分（需定期更換的消耗品）

2.機身部分（包含驅(qū)動電路和電池）

3.無線充電座

 

驅(qū)動板中的MOS管應(yīng)用

在電動牙刷的驅(qū)動板中，MOS管扮演著關(guān)鍵角色，主要用于電機驅(qū)動和功率管理。

1. 電機驅(qū)動電路中的MOS管

電動牙刷的電機驅(qū)動通常需要：

旋轉(zhuǎn)式：驅(qū)動直流電機

聲波式：驅(qū)動線性振動電機

典型MOS管型號：

HKTQ50N03（N-MOS/30V/50A/6.8mΩ/DFN3333）、AO3402（N-MOS/30V/4A/65mΩ/SOT-23）、SI2308（N-MOS/20V/3A/80mΩ/SOT-23），這些MOS管的特點是小封裝、低導(dǎo)通電阻(RDS(on))，適合電池供電的低壓應(yīng)用。

2. 電池管理與充電電路

在無線充電和電池管理電路中，MOS管用于：充電控制、電池保護、電壓轉(zhuǎn)換

典型應(yīng)用電路：

充電控制：使用P-MOS管如HKTQ30P03（-30V/-60A/7.4mΩ）

電池保護：常用雙N-MOS如FL8205或S8205A

 

合科泰提供的MOS管在電動牙刷應(yīng)用中具有以下特點：

1.低導(dǎo)通電阻：如HKTQ50N03僅6.8mΩ，減少功率損耗

2.小封裝：DFN3333、SOT-23等封裝節(jié)省空間

3.高性價比：相比國際品牌如安森美、威兆等更具價格優(yōu)勢

4.替代方案：提供多種替代型號，如替代安森美NTTFS4C05N的HKTQ65N03

 

設(shè)計考慮因素

1.電壓等級：通常選擇20-30V耐壓的MOS管，滿足鋰電池供電需求

2.電流能力：根據(jù)電機功率選擇，一般持續(xù)電流2-5A，峰值可達10A

3.封裝散熱：小功率可選SOT-23，較大功率建議DFN或TO-252封裝

4.驅(qū)動電路：需考慮柵極驅(qū)動電壓和電流，確保快速開關(guān)

 

結(jié)語

隨著未來MOS管朝著更高效率、更小封裝、智能控制方向發(fā)展，采用超結(jié)MOS或SGT工藝將進一步降低導(dǎo)通損耗，更小封裝將滿足更緊湊的設(shè)計需求，智能功率模塊將由集成驅(qū)動與保護功能。MOS管作為電動牙刷驅(qū)動電路的核心元件，其性能直接影響產(chǎn)品的效率、壽命和用戶體驗。合理選型和設(shè)計對產(chǎn)品性能至關(guān)重要。