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无人机的模块化供电网络

与 Vicor 首席应用工程师 David Berry 的问答

UAV image

今天的无人机 (UAV) 在我们的日常生活中发挥的作用越来越大。从包裹递送到空中监测,无人机在全球范围内部署的数量越来越多,担负的责任也越来越大。因此,无人机技术正在迅速发展,以满足越来越多的特性及增强功能需求,其中包括附加的传感器、摄像头和通信设备,这些都需要电源。传统无人机电源系统缺乏功率密度和效率,无法满足这类新型无人机的需求。我们采访了 Vicor 现场应用工程师 Dave Berry,了解基于模块化电源产品的优化供电网络 (PDN) 如何提高效率和可靠性,减轻重量并缩小尺寸,延长航程与飞行时间,同时为更大的有效载荷和功能释放空间。

1. 从事无人机电源系统工作的工程师面临的主要挑战是什么?哪些电源模块解决这些难题的效果更好?

我们看到的工程师当前面临的主要挑战是对更小、更轻、功率更高的设计方案的需求。无人机所携带的有效载荷、飞行时间以及其所处理的高级通信与传感都在不断增加。这些不断变化的需求对电源解决方案提出了更小、更轻、更静音的更高要求。紧凑的模块为增强的复杂电子设备等有效载荷腾出了空间,其中包括传感器、摄像头以及通信与控制工具等。轻量级模块可实现更长的飞行时间。采用低噪声拓扑的集成模块可减少 EMI,否则其将影响远程工作、传感器精度、图像质量和快速数据传输。Vicor 通过比其它 DC-DC 转换器提供更高密度和更高效率的新一代电源模块解决了这些难题。

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图 1:无人机所携带的有效载荷、飞行时间以及其所处理的高级通信与传感都在不断增加。这些不断变化的需求对电源解决方案提出了更小、更轻、更静音的更高要求。

2. Vicor 产品有多少专注于无人机市场?

我们目前有多种产品,可以满足支持低压或高压 DC 输入模块的无人机应用需求。DCM™ DC-DC 转换器模块产品系列可通过极具竞争力的 DC-DC 转换器解决方案提供显著改进。此外,还可使用一款高性能升降压稳压器 PRM™ 稳压器进一步提高功率密度。PRM 能够以 96% 至 98% 的效率创建一条 24V 至 48V 的中间母线,为伺服系统以及其它下游电源模块供电,其中包括固定比率 NBM™ 非隔离母线转换器模块、ZVS 降压和 ZVS 升降压稳压器。这些模块还可并联,实现更高功率的转换。

3. 贵公司产品最适合哪些特定应用?

每款产品通常都有特定的属性,工程师的设计目标将决定哪些产品可提供压倒性优势。我们的产品小巧紧凑并采用散热良好的封装设计,因此大部分产品都非常适合众多无人机应用,其中包括监测、通信、搜救以及有效载荷交付等。其中一些应用要采用系线或线束供电。

Vicor 产品可为系留应用提供很高的输入电压 (BCM®) 。其它应用由电池供电 (DCM™),因此电源转换效率以及尺寸/重量非常重要。电源模块设计方法可轻松应对负载能力、布局以及用户功能需求带来的挑战。为了支持便捷的电源设计开发,Vicor 提供了一款在线工具电源系统设计工具,帮您选择合适的产品来优化您 的供电网络。

UAV pdn

图 2:要优化有效载荷运行时间和整体系统性能,最好通过较细的系线将高压传输上去,然后降压转换至负载电压。Vicor 固定比率转换器,BCM 母线转换器模块可在无人机中将电压降低为合适的母线电压。

4. 如果设计工程师想要测试他们开发的 Vicor 解决方案,贵公司是否会提供仿真或协助?

是的,我们提供非常有价值的在线仿真工具以及使用热管理及组件计算器。此外,我们还提供样品板,而且我们的应用工程师随时待命,为设计审查提供帮助。

PRM/VTM Adaptive Loop Calculator image

图 3:上图所示的 PRM/VTM 自适应环路计算器是几款在线设计计算器中的一款,可通过以下链接访问:www.vicorpower.com/Vicor-tools/calculators。每款计算器的特性和简单易用的图形用户界面有助于增强用户体验。

5. 对于想要获得样品的设计工程师,贵公司是直接提供还是他们从目录分销商那里购买?

标准产品样品可通过 Digi-Key、Mouser 和 Arrow 订购,而无人机系统的解决方案则可与 Vicor 应用工程团队详细商讨:www.vicorpower.com/contact-us

6. Vicor 电源模块与其它电源模块相比,真的有什么不同吗?

如果没有我们的知识产权,就很难达到 Vicor 模块的功率密度和效率。我们可通过专用拓扑封装实现高功率密度、高效率和高效散热管理。此外,我们还利用专有能力,通过严格的自动化制造实现高质量和可靠性。

Dave Berry 拥有纽约州 Schenectady 联合学院电气工程学士学位。他曾是一位专门从事阻抗匹配变压器的磁设计师,现在 Vicor 公司担任首席应用工程师。他在组件电源设计领域工作了 23 年。

Dave Berry

David Berry,首席应用工程师

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