隨著無(wú)刷電機(jī)和鋰電池技術(shù)的不斷成熟，鋰電修剪枝憑借便攜、高效、省力的優(yōu)勢(shì)，迅速成為園林綠化和農(nóng)業(yè)果木修剪的得力助手。本期《半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng)》將對(duì)一款市面主流的產(chǎn)品鋰電修枝剪進(jìn)行深度產(chǎn)品拆解，剖析其芯片方案。

01產(chǎn)品速覽：輕量化與高效率的平衡

圖/產(chǎn)品圖

圖/產(chǎn)品圖

圖/產(chǎn)品圖

圖/產(chǎn)品圖

我們先來(lái)一覽這款鋰電修枝剪產(chǎn)品核心硬件參數(shù)：

人體工學(xué)： 產(chǎn)品機(jī)身凈重僅0.9KG，整機(jī)尺寸為 28*11.5CM。執(zhí)行端刀片精選高強(qiáng)度合金鋼材質(zhì)。這種設(shè)計(jì)在確保刃口具備強(qiáng)悍且耐磨的剪切力的同時(shí)，將整機(jī)重量控制在了極佳的范圍，大幅降低了單手長(zhǎng)時(shí)間握持的疲勞感。

續(xù)航表現(xiàn)： 產(chǎn)品系統(tǒng)適配16.8V-21V 寬電壓區(qū)間的電池規(guī)格，展現(xiàn)了極強(qiáng)的動(dòng)力平臺(tái)兼容性。在滿(mǎn)電狀態(tài)下，能夠支持 3-5小時(shí) 的高強(qiáng)度連續(xù)施工作業(yè)(單次完整充電時(shí)間為 4-5小時(shí))，輕松應(yīng)對(duì)大面積果園或城市綠化帶的修剪需求。

產(chǎn)品定位： 產(chǎn)品其不僅擁有緊湊便攜的人機(jī)工學(xué)外觀，內(nèi)部更依托了高度成熟的無(wú)刷電機(jī)控制與BMS 電源管理體系，是一款純粹、高效且極具生產(chǎn)力的實(shí)用型園林裝備。

接下來(lái)進(jìn)入產(chǎn)品拆解環(huán)節(jié)，一起看一下這款鋰電修枝剪內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)與元器件是如何實(shí)現(xiàn)其功能的。

02產(chǎn)品拆解概覽：5板1電機(jī)，動(dòng)力布局清晰

圖/產(chǎn)品拆解圖

產(chǎn)品拆解中直流無(wú)刷電機(jī)如下圖所示：

圖/產(chǎn)品拆解圖

參數(shù)：DC16.8V-21000rpm

03產(chǎn)品拆解核心元器件解析

產(chǎn)品拆解——主控與電機(jī)驅(qū)動(dòng)板

主控與電機(jī)驅(qū)動(dòng)板是鋰電修剪枝的核心控制中樞，負(fù)責(zé)精準(zhǔn)控制無(wú)刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并毫秒級(jí)響應(yīng)用戶(hù)的按鍵操作。

圖/產(chǎn)品拆解圖

電路板上的已知元器件：MOSFET、MCU、柵極驅(qū)動(dòng)器、采樣電阻、鋁電解電容。

絕對(duì)中樞——芯片產(chǎn)品：其利天下 KY32DS024

本次產(chǎn)品拆解最引人矚目的，莫過(guò)于這顆來(lái)自其利天下的 KY32DS024 芯片。作為整機(jī)的“最強(qiáng)大腦”，它被放置在了主板的絕對(duì)核心位置。這款芯片針對(duì)園林工具特定的“高過(guò)載、快啟?！毙枨筮M(jìn)行了底層優(yōu)化,在面對(duì)需要瞬時(shí)大扭矩切割粗枝的場(chǎng)景，其硬件級(jí)的外設(shè)聯(lián)動(dòng)機(jī)制是保證“不卡死、不燒機(jī)”的關(guān)鍵。

芯片選型考量：

算力賦能與極速響應(yīng)：芯片KY32DS024 搭載了 32 位 ARM Cortex-M0 內(nèi)核，系統(tǒng)最高頻率可達(dá) 48MHz，能為無(wú)刷電機(jī)復(fù)雜的閉環(huán)控制算法提供充沛的算力支撐。同時(shí)其內(nèi)置的“外設(shè)互聯(lián)矩陣”，允許外設(shè)間通過(guò)硬件信號(hào)直接觸發(fā)，大幅減小了操作延遲和 CPU 負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)扣動(dòng)扳機(jī)瞬間的“零延遲”動(dòng)力爆發(fā)。

電機(jī)專(zhuān)用外設(shè)與防卡死機(jī)制：芯片內(nèi)置了專(zhuān)為電機(jī)控制設(shè)計(jì)的 16 位增強(qiáng)型定時(shí)器 ，支持 3 通道 6 路帶互補(bǔ)、死區(qū)插入的 PWM 輸出。當(dāng)系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)部的模擬比較器瞬間偵測(cè)到過(guò)流死鎖時(shí)，能不經(jīng)過(guò)軟件延時(shí)，直接觸發(fā)硬件級(jí)極速“剎車(chē)”或智能退刀，給予機(jī)器和操作者最硬核的安全保護(hù)。

極致集成，砍掉“外掛”物料：芯片KY32DS024 內(nèi)部高規(guī)格集成了 12 位 ADC、2 路帶內(nèi)置反饋電阻網(wǎng)絡(luò)的 PGA 運(yùn)算放大器以及 2 個(gè)帶遲滯功能的模擬比較器。這意味著整機(jī)方案無(wú)需外掛昂貴的運(yùn)放，僅憑單芯片即可完美實(shí)現(xiàn)電機(jī)的單電阻采樣移相與內(nèi)嵌反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)。

圖/產(chǎn)品拆解圖

柵極驅(qū)動(dòng)器——芯片產(chǎn)品：晶源微 CSC23112EL1

接收到其利天下芯片主控發(fā)出的精準(zhǔn)指令后，晶源微的 CSC23112EL1芯片產(chǎn)品負(fù)責(zé)將微弱的控制信號(hào)迅速放大，精準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)后級(jí)功率管。

芯片選型考量：

極速信號(hào)放大與高頻電平轉(zhuǎn)換：該芯片產(chǎn)品最高支持高達(dá) 500kHz 的工作頻率，并具備 1.0A 的輸出拉電流和 1.2A 的輸出灌電流能力。它能將主控信號(hào)瞬間轉(zhuǎn)換為足以驅(qū)動(dòng)大功率 MOSFET 的高壓/大電流柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，大幅降低開(kāi)關(guān)損耗。

硬件級(jí)死區(qū)時(shí)間控制與高壓自舉：該芯片產(chǎn)品內(nèi)建死區(qū)控制電路，防止同一橋臂的上下管直通短路，保障大功率瞬間輸出狀態(tài)下的絕對(duì)安全。此外，其內(nèi)部集成了低內(nèi)阻自舉充電二極管，且高端懸浮自舉電源耐壓高達(dá) 130V，極大精簡(jiǎn)了外圍保護(hù)電路。

欠壓閉鎖保護(hù)與雙路LDO賦能：該芯片產(chǎn)品具備上下橋電源欠壓保護(hù)功能，在電池電壓過(guò)低時(shí)自動(dòng)關(guān)閉輸出驅(qū)動(dòng)，防止因驅(qū)動(dòng)電壓不足導(dǎo)致 MOSFET 處于線性區(qū)發(fā)熱燒毀。同時(shí)，芯片內(nèi)部集成了雙路 LDO，可直接為系統(tǒng)控制板的其他低壓元器件提供穩(wěn)定供電。

圖/產(chǎn)品拆解圖

MOSFET——芯片產(chǎn)品：永源微 AP100N03BD

在執(zhí)行端，主板搭載了永源微的 AP100N03BD芯片 場(chǎng)效應(yīng)管，將電能轉(zhuǎn)化為強(qiáng)悍的機(jī)械動(dòng)能。

芯片選型考量：

超低內(nèi)阻抗沖擊：該芯片產(chǎn)品采用先進(jìn)的溝槽工藝，其在 VGS=10V 時(shí)的典型導(dǎo)通內(nèi)阻僅為 3.5mΩ。高達(dá) 100A 的連續(xù)漏極電流以及380A 脈沖漏極電流承受能力，使其能應(yīng)對(duì)刀片瞬間咬合粗硬樹(shù)枝時(shí)引發(fā)的巨大堵轉(zhuǎn)浪涌電流。

卓越的開(kāi)關(guān)特性：該芯片產(chǎn)品具備極佳的開(kāi)關(guān)速度，典型開(kāi)啟延遲時(shí)間 Td(on) 僅為 9ns，上升時(shí)間 Tr 僅 15ns。配合較低的柵極電荷，這顆管子能承接晶源微驅(qū)動(dòng)器的高壓信號(hào)。

高散熱封裝：該芯片產(chǎn)品采用 TO-252-3L 表面貼裝封裝，其結(jié)殼熱阻低至 2.2 °C/W，總耗散功率可達(dá) 52W。大面積的金屬背板能貼合主板的覆銅散熱區(qū)，結(jié)合高達(dá) 150°C 的最高工作結(jié)溫，為園林工具在連續(xù)的高負(fù)荷修剪作業(yè)提供了物理散熱保障。

圖/產(chǎn)品拆解圖

絲印為AR8507X的芯片暫時(shí)無(wú)法找到相關(guān)數(shù)據(jù)。

產(chǎn)品拆解——電機(jī)驅(qū)動(dòng)副板

MCU——芯片產(chǎn)品：其利天下 KY32PS524

在主控板外的電機(jī)板上，搭載了一顆其利天下KY32PS524 芯片。在這套復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)中，它作為副板的核心，主要配合主控進(jìn)行外圍信號(hào)的采集與電機(jī)狀態(tài)監(jiān)控，為主芯片分擔(dān)非核心計(jì)算任務(wù)，共同保障整機(jī)系統(tǒng)的高效運(yùn)作。

芯片選型考量：

32位高性能內(nèi)核賦能：該芯片產(chǎn)品相較于常規(guī)方案，KY32PS524 搭載了 32 位 ARM? Cortex?-M0+ 內(nèi)核，最高工作頻率達(dá) 48MHz 。這種計(jì)算能力的提升，使得副板不僅能處理基礎(chǔ)信號(hào)，還能進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)預(yù)處理，大幅強(qiáng)化了系統(tǒng)的整體響應(yīng)速度。

高精度信號(hào)采集與監(jiān)控：芯片內(nèi)置12 位高精度 ADC，支持最高 1.5 Msps 采樣率，并提供多達(dá) 10 個(gè)外部輸入通道 。配合 22 個(gè)支持外部中斷的 I/O 端口 ，能對(duì)電池狀態(tài)及電機(jī)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)精密監(jiān)控，精準(zhǔn)接管溫度檢測(cè)、按鍵邏輯及狀態(tài)指示。

穩(wěn)健的時(shí)鐘與多重接口保障：該芯片產(chǎn)品內(nèi)置HSI 高速振蕩器及硬件級(jí)獨(dú)立看門(mén)狗(IWDG/WWDG)，確保在電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下邏輯協(xié)同依然穩(wěn)健。同時(shí)提供 2 路 UART、1 路 I2C 和 1 路 SPI 接口，為后續(xù)拓展高級(jí)通訊或驅(qū)動(dòng)外接顯示模塊預(yù)留了充沛的硬件余量。

圖/產(chǎn)品拆解圖

產(chǎn)品拆解——電源板

電源板鋰電修枝剪需要極其穩(wěn)定、安全的電源供應(yīng)來(lái)釋放全部潛能。本次拆解包含了兩組電池包設(shè)計(jì)，其電池管理系統(tǒng)選型極為扎實(shí)。

由于兩款電池包均采用了相同的“賽微 MCU + 創(chuàng)芯微 MOSFET”芯片黃金保護(hù)組合，在本環(huán)節(jié)，我們將對(duì)這套標(biāo)準(zhǔn)化的核心供電架構(gòu)進(jìn)行合并拆解剖析，一探其背后的硬核防護(hù)實(shí)力。

圖/產(chǎn)品拆解圖

圖/產(chǎn)品拆解圖

綠色為電源板1，紫色為電源板2

電源板上的已知元器件：MCU、MOSFET、二極管、采樣電阻。

MCU——芯片產(chǎn)品：賽微CC9053

賽微CC9053是一款高度集成的 4~7 串鋰離子或鋰聚合物電池保護(hù)芯片。適用于在修剪枝高倍率放電、工況復(fù)雜且易產(chǎn)生巨大瞬間電流的惡劣使用場(chǎng)景。

芯片選型考量：

高精度充放電監(jiān)測(cè)陣列：該芯片產(chǎn)品具備極高的電壓采樣精度，過(guò)充電保護(hù)閾值精度高達(dá)±25mV，過(guò)放電保護(hù)精度達(dá) ±30mV。這種毫伏級(jí)的精準(zhǔn)管控，能在高強(qiáng)度的戶(hù)外作業(yè)中充分利用電池的有效電能，同時(shí)死死守住電壓紅線。

多維過(guò)流與防卡死短路保護(hù)：修枝剪在咬合粗硬樹(shù)枝時(shí)，極易發(fā)生電機(jī)瞬間堵轉(zhuǎn)。該芯片內(nèi)置了梯次分明的多級(jí)放電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)——包含過(guò)流檢測(cè)1、過(guò)流檢測(cè)2以及短路保護(hù)，甚至還提供了充電過(guò)流保護(hù)功能。

超低靜態(tài)功耗與硬核斷線檢測(cè)：園林工具有著顯著的“季節(jié)性閑置”特征，對(duì)電池包的自放電率要求極高。芯片產(chǎn)品CC9053采用了低功耗設(shè)計(jì)，在正常工作狀態(tài)下耗電僅 20μA，進(jìn)入休眠狀態(tài)更是低至微乎其微的 5μA，最大限度防止了電池跨季存放時(shí)的“餓死”現(xiàn)象。

圖/產(chǎn)品拆解圖

圖/產(chǎn)品拆解圖

MOSFET——芯片產(chǎn)品：創(chuàng)芯微CMT9435S

創(chuàng)芯微CMT9435S芯片作為電池管理系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)在檢測(cè)到異常時(shí)迅速切斷充放電回路，確保電芯安全。

芯片選型考量：

低導(dǎo)通內(nèi)阻降低發(fā)熱：該芯片產(chǎn)品在 VGS=-10V 時(shí)的典型導(dǎo)通內(nèi)阻僅為 48mΩ。這有效降低了電池包在持續(xù)放電過(guò)程中的線路損耗，控制了保護(hù)板的發(fā)熱，從而提升了整個(gè)電池系統(tǒng)的效率和壽命。

充沛的電流承載能力：該芯片產(chǎn)品支持-5A 的連續(xù)漏極電流和高達(dá) -20A 的脈沖漏極電流。這種設(shè)計(jì)確保了在修枝剪啟動(dòng)或遭遇高負(fù)載(如剪切粗硬樹(shù)枝)時(shí)，保護(hù)電路不會(huì)成為限制電流輸出的瓶頸。

寬泛的工作電壓裕度：該芯片產(chǎn)品漏源擊穿電壓為-30V，柵源極電壓容差達(dá) ±20V。這為多串鋰電池包的充放電波動(dòng)預(yù)留了充足的安全裕度，防止因電壓尖峰導(dǎo)致的器件損壞。

圖/產(chǎn)品拆解圖

圖/產(chǎn)品拆解圖

MOSFET——芯片產(chǎn)品：永源微 AP100N03CD

永源微AP100N03CD芯片作為電池包的主開(kāi)關(guān)件，它肩負(fù)著大電流的穩(wěn)定導(dǎo)通與異常情況下的緊急關(guān)斷重任。

芯片選型考量：

極低內(nèi)阻的高效傳輸通道：芯片AP100N03CD 擁有優(yōu)秀的導(dǎo)通內(nèi)阻表現(xiàn)，在 VGS=10V 時(shí)的典型內(nèi)阻僅為 3.6mΩ。配合其高達(dá) 100A 的連續(xù)漏極電流承載能力，為電池包的能量輸出構(gòu)建了一條“低損耗高速公路”。

強(qiáng)悍的抗雪崩與瞬態(tài)沖擊能力：該芯片產(chǎn)品具備高達(dá) 320A 的脈沖漏極電流承受力。其單脈沖雪崩能量高達(dá) 196mJ，在面對(duì)復(fù)雜工況下產(chǎn)生的瞬態(tài)高壓反沖時(shí)，能提供極其強(qiáng)悍的抗擊穿能力。

極速響應(yīng)的安全切斷特性：芯片AP100N03CD 具有極短的開(kāi)啟延遲時(shí)間和較低的總柵極電荷，能夠完美配合保護(hù)芯片的指令，在毫秒級(jí)甚至微秒級(jí)內(nèi)干脆利落地物理切斷主回路。

圖/產(chǎn)品拆解圖

絲印為AR8507X的芯片暫時(shí)無(wú)法找到相關(guān)數(shù)據(jù)。

產(chǎn)品拆解——霍爾板

圖/產(chǎn)品拆解圖

修枝剪的剪刀通常由動(dòng)刀片和定刀片組成，電機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)動(dòng)刀片往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剪切?；魻柊逵糜跈z測(cè)剪刀的張開(kāi)位置和閉合位置，讓控制器知道刀片運(yùn)動(dòng)到哪里，從而控制電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止。

04 Big-Bit產(chǎn)品拆解總結(jié)

以下是鋰電修枝剪產(chǎn)品拆解的具體元器件及芯片名單：

圖/產(chǎn)品拆解圖表

通過(guò)對(duì)這款鋰電修枝剪的芯片進(jìn)行全面拆解，其卓越性能背后的工程邏輯已然清晰。最值得關(guān)注的是，主控驅(qū)動(dòng)板上的MCU芯片與電機(jī)驅(qū)動(dòng)副板上的MCU芯片均來(lái)自其利天下的芯片產(chǎn)品。

主控 KY32DS024芯片 憑借強(qiáng)悍算力與高集成度，將電池包的充放電管理、安全防護(hù)及整機(jī)調(diào)度統(tǒng)籌到位;驅(qū)動(dòng)副板 KY32PS524芯片 則精準(zhǔn)放大驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并實(shí)時(shí)響應(yīng)主控指令，讓功率器件實(shí)現(xiàn)猛烈輸出。兩顆芯片各司其職、高效聯(lián)動(dòng)，在大功率、高頻率的修枝剪工況下確保了整機(jī)的穩(wěn)定性與響應(yīng)速度。

正是其利天下的強(qiáng)“芯”賦能，輔以賽微的傳感器、創(chuàng)芯微的電池保護(hù)等一系列優(yōu)秀國(guó)產(chǎn)元器件的扎實(shí)堆料，這款鋰電修枝剪才最終呈現(xiàn)出足以傲視同級(jí)的操控手感與強(qiáng)勁動(dòng)力。這番由內(nèi)而外的扎實(shí)做工，也讓我們清晰地看到：國(guó)產(chǎn)芯片廠商在高端園林工具的電控領(lǐng)域，已經(jīng)完成了從“替代”到“引領(lǐng)”的關(guān)鍵一躍。

本期產(chǎn)品拆解展示的各元器件及芯片，如需詳細(xì)的技術(shù)手冊(cè)，可后臺(tái)與我們聯(lián)系!

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審核編輯 黃宇