無人航空機（UAV）の使用は、民間部門と防衛部門の両方で近年急速に発展しています。小型のおもちゃから数キログラムのペイロードを運べる専門的なデバイス、長距離をカバーできるUAVまで、ほぼ数え切れないほどの異なる設計があります。必要なエネルギーは、内蔵バッテリー、燃料電池、ケーブル、またはタービン発電機から供給できます。

顧客は、防衛アプリケーション用のUAVの12または16セルバッテリースタックから様々なペイロードに電力を供給するための軽量DC/DCコンバータを探していました。LiPoセルの電圧は3V（放電）から4.35V（充電サイクル終了）まで変動します。したがって、このアプリケーションでは供給電圧範囲は36～70Vです。

UAVに使用される燃料電池は、ほぼ同じ出力電圧範囲を持ち、特に長い飛行時間と高いペイロード、したがってより高い電力需要を持つデバイスに対して、ますます使用されています。

図1は、UAVで使用される基本的な電源アーキテクチャを示しています。モーターはバッテリーまたは燃料電池から直接電力を供給できますが、様々な電子部品は3.3～24Vの調整された供給電圧が必要であり、アナログ回路にはデュアル電圧が必要です。

以下のセクションでは、この特定のUAVアプリケーション例の典型的なペイロードのいくつかと、P-DUKEコンバータがそれらにどのように電力を供給するかについて説明します。

ジンバルカメラ（光学およびサーマル）

多くの光学およびサーマルカメラは、3s～6sバッテリー構成用に設計されており、より高い供給電圧の場合はDC/DCコンバータが必要です。UAVに25倍光学ズーム付きのHDカメラを搭載した場合、最高電力需要は8Wです。推進モーターの高電流ピークまたは他の高周波電子機器との干渉を避けるため、P-DUKEの隔離コンバータRDL10-48S15Wが選択されました。これは18～75V供給電圧から15V/10W出力を提供し、わずか7.2gで、このアプリケーションの軽量要件も満たしています。

データ伝送

動作範囲とデータ量に応じて、UAVでのデータ伝送には様々な技術が使用されます。

WiFiは広帯域幅を提供するため、短距離に使用できます。使用されるWiFiモジュールの電力消費は3.3V/2Wです

RF送信機は数十キロメートルの距離をカバーでき、この顧客が選択したデバイスは5V/6Wが必要です

GSMは非常に長い距離（視界外操作）でデータを送信できますが、完全な飛行エリア全体で信頼性の高いGSMネットワークが必要です。顧客は標準5V USBポートと互換性のあるGSMモジュールを選択しました。送信中の電力ピークは1Aに達し、5W電力ピークをサポートするコンバータが必要です。

衛星通信は、長距離でシグナルを送信する別の方法ですが、このデザインには含まれていません。

GPSモジュール

正確な位置を追跡し、自動飛行モードを有効にするために、GPSモジュールがUAVに組み込まれています。3.3V供給電圧が必要ですが、最大消費電力は25mAです。

センサー

安定で安全な飛行運用のために、様々なセンサーがUAVに搭載されています。慣性測定ユニット（IMU）は、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計で構成され、3つの軸すべての正確な位置を決定します。気圧センサーは高度を測定し、磁気コンパスは方向を測定し、短い超音波またはレーザーパルスは距離測定に使用されます。これらのセンサーは3.3または5V供給電圧が必要ですが、消費電力は非常に低いです。

P-DUKEは、RCD20-48S05Wによって生成される5Vバスを備えた非常に柔軟で実装しやすい設計を推奨しました。これは18～75V入力電圧を備えた隔離20Wコンバータであり、小型1" x 1"パッケージに収納されています。

この5Vバスから、LM78パッケージの小型PSR02非隔離コンバータが3.3V電圧を生成し、最大2Aの電流を供給できます。

アナログ回路

多くのセンサーは単一の供給電圧で動作できますが、オペアンプを備えた高精度アナログ回路は、リップルとノイズができるだけ少ない正負の供給電圧が必要です。LDL 03シリーズを使用すると、P-DUKEはバッテリー（36～70V）から直接電力を供給でき、±5Vから±15Vの正負電圧を生成し、典型的なリップルとノイズ値が5mVp-p程度の3Wソリューションを提供します。

上記のアプリケーションは、UAVで可能な構成のほんの一部をカバーしています。この場合、総重量がわずか31.6gの4つのP-DUKEコンバータが使用されており、これはUAVの総重量のごく一部です。多くのP-DUKE製品と同様に、これらすべてのコンバータはMIL-STD-810Fの厳しい環境条件の適格性を備えているため、この要求の厳しいアプリケーションに理想的です。

ブロック図：