體積小、重量輕、功率密度高(SWaP)可以讓無人機攜帶更多的有效載荷,飛行和續(xù)航時間更長,并完成更多的任務。
更高的效率可以盡可能利用能源效率,最大限度地提高續(xù)航時間和飛行時間,也使熱管理盡可能容易,因為即使是更少的功率損耗都會傳遞熱量。
高度靈活性和低復雜性可以使電源系統(tǒng)設計更加容易,并讓無人機設計人員專注于無人機設計的其他部分,而不是花太多時間在電源系統(tǒng)設計;它縮短了設計時間,并使設計變得不那么復雜。
為了利用以上提到的優(yōu)勢,Vicor模塊電源解決方案可以用最全面產(chǎn)品組合的高效率、高密度、配電架構,為性能關鍵的無人機應用提供完整的電源解決方案。
無人機的種類:
無人機可以從遠程位置進行控制,或基于預先配置來自動運行。無人機有許多應用,從取保候審(recognizance)到消防,都可以由不同類別的無人機實現(xiàn)。
無人機的電源:
根據(jù)子系統(tǒng)的負載要求,無人機有幾種可供選擇的電源。
鋰離子電池是一種常用的電源,由于體積小和成本較低,是100瓦和運行數(shù)天的無人機的理想選擇。
為了有更高的能量密度和功率密度,還可以選擇其他替代電源,包括太陽能電池系統(tǒng)、燃氣輪機、柴油發(fā)電機等。
無人機的典型電源鏈:
圖1(UAV電源鏈)
在典型無人機電源鏈中,有一個基于渦輪的發(fā)電機提供3相ac電源,通過整流器轉換為270V dc,然后通過隔離式DC-DC轉換器轉換為48V dc或28V dc。
系統(tǒng)和數(shù)據(jù)鏈路,其中每一個都需要一個3.3V、5V和12V等的電壓范圍。因此,下游DC-DC轉換器或niPoL(非隔離式負載點)需要為負載提供28V或48V dc母線所需的電壓。
為了實現(xiàn)高效率,高電壓DC母線(270V、48V或28V)沿著無人機的電源鏈進行優(yōu)先配電。由配電引起的功率損耗基于I2R(R為線電阻),由于較高的電壓可以最大限度地降低損耗,從而降低了電流;尤其是大型無人機,還有很長的配電長度。
在安全方面,在高電壓DC母線(270V)和低電壓DC母線之間需要進行隔離,當?shù)陀?0V的電壓與高電壓隔離開時,就符合了SELV(安全特低電壓)要求。
基于圖1所示的電源鏈,有兩級DC-DC轉換,由于穩(wěn)壓在下一級完成,其中第一級需要隔離和非穩(wěn)壓的DC-DC轉換器,而由于隔離在上游完成,第二級需要穩(wěn)壓和非隔離的DC-DC轉換器。為了獲得更高效率和更低成本的解決方案,隔離和穩(wěn)壓沒有在DC-DC轉換器的每個級重復。
270V至28V DC-DC轉換:
圖2