无刷直流(Brushless Direct Current,BLDC)电机因其功率密度大,转化效率高,维护成本低等优势,已经成为电动工具首选的动力输出源,而高转速、高集成、抗冲击的无刷电机驱动器对于提高电动工具的工作效率具有重要作用。然而,传统的以硅晶体管组成的驱动器,功率密度小,开关频率低,开关损耗大,限制了无刷电机电动工具在更高速领域的探索与发展。为此,研究和开发新一代的适合高速电动工具应用的高性能无刷直流电机驱动器具有重要意义。本文首先介绍电动工具的结构与组成,阐明了无刷直流电机及其驱动器之于电动工具的重要意义。接着,研究了无刷直流电机驱动器的拓扑结构、换相逻辑以及数学模型等理论知识。同时基于Matlab/Simulink工具设计了无刷直流电机的仿真模型,对不同脉宽调制(PWM)占空比下的性能进行了仿真,验证了理论的正确性。针对硅晶体管性能上的不足,本文在业界首次提出将开关速度快、导通电阻小的宽禁带半导体氮化镓晶体管应用于电动工具的无刷直流电机驱动器中。在研究氮化镓晶体管特性的基础上,建立了氮化镓晶体管的信号模型,导出了栅极驱动电阻值的计算过程。本文基于LTspice仿真软件设计了双脉冲测试模型,对晶体管开关阶段的性能进行了分析,验证了驱动电阻设计的正确性,为氮化镓晶体管的实践应用提供了设计依据。最后,本文详细给出了基于氮化镓器件的无刷直流电机驱动系统的软硬件设计,完成了驱动器的组装、调试以及实验测试。实验结果表明,所设计的氮化镓方案显著减小了驱动器体积,成功将开关时间缩短至40ns,降低了开关损耗,提高了响应速度,所设计完成的驱动器能够以高达200k Hz的PWM开关频率驱动无刷直流电机,满足电动工具的高速应用需求。