无人机辅助电源供应

无人机（UAV）的使用在近年来发展迅速，涵盖民用和防务领域。从小型玩具到能承载数公斤酬载的专业设备，再到能覆盖长距离的无人机，设计种类几乎不计其数。所需能量可由内置电池、燃料电池、缆线或涡轮发电机提供。

一位客户正在寻找轻量化的 DC/DC 转换器，以从防务应用无人机中的 12 或 16 节电池堆栈为各种酬载供电。锂聚合物电池的电压可从 3V（放电）变化到 4.35V（充电周期结束）。因此，在此应用中供电电压范围为 36–70V。

无人机使用的燃料电池具有几乎相同的输出电压范围，且越来越多被使用，特别是用于较长飞行时间和具有更高酬载因此更高功率需求的设备。

图 1 显示无人机中使用的基本电源架构。虽然马达可直接从电池或燃料电池供电，但各种电子组件需要从 3.3 到 24V 的调节供电电压，而模拟电路则需要双电压。

以下部分描述此特定无人机应用示例的一些典型酬载，以及它们如何由 P-DUKE 转换器供电。

云台摄像机（光学和热成像）

许多光学和热成像摄像机设计用于 3s–6s 电池配置，对于更高的供电电压需要 DC/DC 转换器。当在无人机上安装具有 25 倍光学变焦的高清摄像机时，最高功率需求为 8W。为了避免与推进马达的高电流峰值或任何其他高频电子设备干扰，选择了 P-DUKE 的隔离转换器 RDL10-48S15W。它从 18–75V 供电电压提供 15V/10W 输出，且仅重 7.2g，也满足此应用的轻量化要求。

数据传输

根据操作范围和数据量，无人机中使用各种技术进行数据传输。

WiFi 可用于短距离，因为它提供宽带宽。所使用 WiFi 模块的功耗为 3.3V/2W

射频发射器可以桥接数十公里的距离，此客户选择的设备需要 5V/6W

GSM 允许通过非常长的距离传输数据（视线外操作），但需要在完整飞行区域内可靠的 GSM 网络。客户选择了与标准 5V USB 端口兼容的 GSM 模块。传输期间的功率峰值可达 1A，需要支持 5W 功率峰值的转换器。

卫星通讯是另一种通过长距离传输信号的方式，但未包含在此设计中。

GPS 模块

为了追踪精确位置并启用自动飞行模式，GPS 模块内置于无人机中。它需要 3.3V 供电电压，但最大功耗为 25mA。

传感器

为了稳定和安全的飞行运作，无人机上安装了各种传感器。惯性测量单元（IMU）由加速度计、陀螺仪和磁力计组成，以确定三个轴上的精确位置。气压传感器测量高度，磁罗盘测量方向，短超声波或激光脉冲用于距离测量。这些传感器需要 3.3 或 5V 供电电压，但功耗相当低。

P-DUKE 推荐了一个非常灵活且易于实施的设计，使用 RCD20-48S05W 生成 5V 汇流排，这是一个隔离式 20W 转换器，具有 18–75V 输入电压，并封装在小型 1" x 1" 封装中。

从此 5V 汇流排，微型 PSR02 非隔离式转换器在 LM78 封装中生成 3.3V 电压，可提供高达 2A 的电流。

模拟电路

虽然许多传感器可以使用单一供电电压运作，但具有运算放大器的高精度模拟电路仍需要正负供电电压，且纹波和噪声尽可能小。使用 LDL 03 系列，P-DUKE 提供了一个 3W 解决方案，可直接从电池（36–70V）供电，并从 ±5V 到 ±15V 生成正负电压，典型纹波和噪声值低至 5mVp-p。

上述应用仅涵盖无人机中可能配置的一小部分。在此情况下，使用了四个 P-DUKE 转换器，总重量仅 31.6g，这是无人机总重量的极小部分。与许多 P-DUKE 产品一样，所有这些转换器都符合 MIL-STD-810F 的严苛环境条件资格，因此非常适合此要求苛刻的应用。

方块图：

产品：

RDL10W：10W 隔离式 DC-DC，具备 4:1 宽输入；高效率和低空载电流。符合 EN50155/EN45545-2 铁路和恶劣工业系统规范。

RCD20W：20W 隔离式 DC-DC，宽输入范围（9–160V）；3kV 隔离、远端开/关和可调整输出 trim。提供散热片选项。符合 EN50155/EN45545-2 铁路和工业应用规范。

PSR02：2A 非隔离式降压模块，宽输入高达 36V；高效率和快速瞬态响应。适合负载点电源和紧凑设计。

LDL03：3W 隔离式 DC-DC，具备 4:1 宽输入；低纹波和高效率，加上具自动恢复的短路保护。适用于工业控制和通讯。