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無人機的模組化供電網路

與 Vicor 首席應用工程師 David Berry 的問答

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今天的無人機(UAV)在我們的日常生活中發揮的作用越來越大。從包裹遞送到空中監測,無人機在全球範圍內部署的數量越來越多,擔負的責任也越來越大。因此,無人機技術正在迅速發展,以滿足越來越多的特性及增强功能需求,其中包括附加的感測器、監視器和通信設備,這些都需要電源。傳統無人機電源系統缺乏功率密度和效率,無法滿足這類新型無人機的需求。我們採訪了 Vicor 現場應用工程師 Dave Berry,瞭解基於模組化電源產品的優化供電網絡(PDN)如何提高效率和可靠性,減輕重量並縮小尺寸,延長航程與飛行時間,同時為更大的有效載荷和功能釋放空間。

1. 從事無人機電源系統工作的工程師面臨的主要挑戰是什麼?哪些電源模組解决這些難題的效果更好?

我們看到的工程師當前面臨的主要挑戰是對更小、更輕、功率更高的設計方案的需求。無人機所攜帶的有效載荷、飛行時間以及其所處理的高級通信與傳感都在不斷增加。這些不斷變化的需求對電源解決方案提出了更小、更輕、更靜音的更高要求。緊湊的模組為增强的複雜電子設備等有效載荷騰出了空間,其中包括感測器、監視器以及通信與控制工具等。輕量級模組可實現更長的飛行時間。採用低雜訊拓撲的集成模組可减少 EMI,否則其將影響遠程工作、感測器精度、圖像品質和快速資料傳輸。Vicor 通過比其它 DC-DC 轉換器提供更高密度和更高效率的新一代電源模組解决了這些難題。

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圖1:無人機所攜帶的有效載荷、飛行時間以及其所處理的高級通信與傳感都在不斷增加。這些不斷變化的需求對電源解決方案提出了更小、更輕、更靜音的更高要求。

2. Vicor 產品有多少專注於無人機市場?

我們目前有多種產品,可以滿足支持低壓或高壓 DC 輸入模塊的無人機應用需求。DCM™ DC-DC 轉換器模組產品系列可通過極具競爭力的 DC-DC 轉換器解決方案提供顯著改進。此外,還可使用一款高性能升降壓穩壓器 PRM™ 穩壓器進一步提高功率密度。PRM 能够以 96% 至 98% 的效率創建一條 24V 至 48V 的中間母線,為伺服系統以及其它下游電源模組供電,其中包括固定比率NBM™ 非隔離母線轉換器模組、ZVS 降壓和 ZVS 升降壓穩壓器。這些模組還可並聯,實現更高功率的轉換。

3. 貴公司產品最適合哪些特定應用?

每款產品通常都有特定的特性,工程師的設計目標將决定哪些產品可提供壓倒性優勢。我們的產品小巧緊湊並採用散熱良好的封裝設計,因此大部分產品都非常適合眾多無人機應用,其中包括監測、通信、搜救以及有效載荷交付等。其中一些應用要採用系線或線束供電。

Vicor 產品可為系留應用提供很高的輸入電壓 (BCM®) 。其它應用由電池供電(DCM™),因此電源轉換效率以及尺寸/重量非常重要。電源模組設計方法可輕鬆應對負載能力、佈局以及用戶功能需求帶來的挑戰。為了支持便捷的電源設計開發,Vicor 提供了一款線上工具電源系統設計工具,幫您選擇合適的產品來優化您的供電網絡。

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圖2:要優化有效載荷運行時間和整體系統性能,最好通過較細的系線將高壓傳輸上去,然後降壓轉換至負載電壓。Vicor固定比率轉換器,BCM母線轉換器模塊可在無人機中將電壓降低為合適的母線電壓。

4. 如果設計工程師想要測試他們開發的 Vicor 解決方案,貴公司是否會提供仿真或協助?

是的, 我們提供非常有價值的線上仿真工具以及使用熱管理及組件計算器。此外,我們還提供樣品板,而且我們的應用工程師隨時待命,為設計審查提供幫助。

PRM/VTM Adaptive Loop Calculator image

圖3:上圖所示的 PRM/VTM 自適應環路計算器是幾款線上設計計算器中的一款,可通過以下連結訪問:www.vicorpower.com/Vicor-tools/calculators。每款計算器的特性和簡單易用的圖形使用者介面有助於增强用戶體驗。

5. 對於想要獲得樣品的設計工程師,貴公司是直接提供還是他們從目錄分銷商那裡購買?

標準產品樣品可通過 Digi-Key、Mouser 和 Arrow 訂購,而無人機系統的解決方案則可與 Vicor 應用工程團隊詳細商討: www.vicorpower.com/contact-us.

6. Vicor 電源模組與其它電源模組相比,真的有什麼不同嗎?

如果沒有我們的知識產權,就很難達到Vicor模塊的功率密度和效率。我們可通過專有拓撲封裝實現高功率密度、高效率和高效散熱管理。此外,我們還利用專有能力,通過嚴格的自動化製造實現高品質和可靠性。

Dave Berry 擁有紐約州 Schenectady 聯合學院電氣工程學士學位。他曾是一位特專門從事阻抗匹配變壓器的磁設計師,現在 Vicor 公司擔任首席應用工程師。他在組件電源設計領域工作了 23 年。

Dave Berry

David Berry,首席應用工程師

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