十大正规网赌网址

您好,欢迎来到友进芯城
商城十大正规网赌网址 > 友进芯城-十大正规网赌网址-电子元件网上-现货元器件交易平台
友进芯城-十大正规网赌网址-电子元件网上-现货元器件交易平台

关于DC-DC模块的无人机(UAV)电源解决方案

发布者:官方 时间:2016-01-14

体积小、重量轻、功率密度高(SWaP)能够让无人机带着更多的有效载荷,飞翔和续航时刻更长,并完结更多的使命。

更高的功率能够尽可能运用动力功率,最大极限地进步续航时刻和飞翔时刻,也使热办理尽可能简单,因为即使是更少的功率损耗都会传递热量。

高度灵活性和低复杂功能够使电源体系规划愈加简单,并让无人机规划人员专心于无人机规划的别的有些,而不是花太多时刻在电源体系规划;它缩短了规划时刻,并使规划变得不那么复杂。

为了运用以上说到的优势,Vicor模块电源解决方案能够用最全部商品组合的高功率、高密度、配电架构,为功能要害的无人机运用供给完整的电源解决方案。

无人机的品种:
无人机能够从远程方位进行操控,或依据预先装备来主动运转。无人机有很多运用,从取保候审(recognizance)到消防,都能够由不一样类别的无人机完结。


无人机的电源:
依据子体系的负载请求,无人机有几种可供挑选的电源。
锂离子电池是一种常用的电源,因为体积小和本钱较低,是100瓦和运转数天的无人机的抱负挑选。

为了有更高的能量密度和功率密度,还能够挑选别的代替电源,包含太阳能电池体系、燃气轮机、柴油发电机等。

无人机的典型电源链:


图1(UAV电源链)

在典型无人机电源链中,有一个依据涡轮的发电机供给3相ac电源,经过整流器变换为270V dc,然后经过阻隔式DC-DC变换器变换为48V dc或28V dc。

体系和数据链路,其间每一个都需求一个3.3V、5V和12V等的电压规模。因而,下流DC-DC变换器或niPoL(非阻隔式负载点)需求为负载供给28V或48V dc母线所需的电压。

为了完结高功率,高电压DC母线(270V、48V或28V)沿着无人机的电源链进行优先配电。由配电导致的功率损耗依据I2R(R为线电阻),因为较高的电压能够最大极限地下降损耗,然后下降了电流;尤其是大型无人机,还有很长的配电长度。

在安全方面,在高电压DC母线(270V)和低电压DC母线之间需求进行阻隔,当低于60V的电压与高电压阻隔开时,就契合了SELV(安全特低电压)请求。

依据图1所示的电源链,有两级DC-DC变换,因为稳压鄙人一级完结,其间榜首级需求阻隔和非稳压的DC-DC变换器,而因为阻隔在上游完结,第二级需求稳压和非阻隔的DC-DC变换器。为了取得更高功率和更低本钱的解决方案,阻隔和稳压没有在DC-DC变换器的每个级重复。

270V至28V DC-DC变换:

图2

除了整流器,还有非阻隔和非稳压的270V dc,经过MIL-COTS BCM(母线变换器模块)和MIL-COTS PRM(前置稳压器模块)变换到负载用的一个经阻隔和稳压的电压,如28V。

GaAs发射器:
270V至28V电源链的运用之一是GaAs发射器,如图3所示。


图3(GaAs发射器电源链)

有效载荷、GaAs发射器都需求超越200瓦的功率。为了满意电力需求,需求将BCM模块和PRM模块并联至电源阵列,以进步输出功率。下面一段谈谈怎么并联具有均流能力的BCM和PRM。

BCM和PRM模块能够装备超越1千瓦的电源阵列。
表1扼要说明晰BCM和PRM的规范,以便能够协助了解它们在270V至28V变换的电源链中扮演了啥人物。

 

BCM模块是一个阻隔和非稳压的DC-DC变换器模块,可经过一个固定比、K系数为SELV输出供给高输入电压。对于这个特定器材(MBCM270x450M270A00),K系数为1/6,因而输出电压一直为输入电压的1/6,270V输入有45V输出。

PRM模块是一个为负载供给稳压的稳压和非阻隔的DC-DC变换器模块。因为PRM输出电压能够调整,对于GaAs发射器它能够调低至28V。


图4(GaAs发射器解决方案的功率)
BCM是一个阻隔和非稳压的DC-DC变换器。
PRM是一个稳压和非阻隔的DC-DC变换器。

在上一段现已说到,阻隔和稳压并没有由DC-DC变换的每个级,或电源链中的详细DC-DC变换器进行重复,为的是取得更高的功率。

因而,经过运用BCM和PRM模块,270V至28V DC-DC变换的全体功率到达了93.12%。
并联BCM和PRM的技能:
     
图5a(并联BCM)

图5b(并联BCM)

在并联BCM模块的一同,经过阻抗匹配而不是并联信号完结均流,很简单衔接每个BCM模块的输入和输出,如图5a和5b所示。并联BCM应思考以下几点。

1. 经过对称规划完结输入和输出互连阻抗匹配,如图5b所示。

2) 均匀冷却使详细BCM模块温度互相挨近。

3) 每个BCM模块的启用/禁用信号(PC引脚)都需求在同一时刻衔接来发动每个模块。


图6(并联PRM)

为了并联PRM模块(图6),需求运用并联信号(PR引脚)来完结各个模块的均流,一同,详细模块的启用/禁用信号(PC引脚)需求衔接来一同发动一切模块。如图6所示,一个PRM模块可设置为一个电源阵列中的“主”,以驱动别的担任反馈和稳压的“从”PRM模块。

正弦振幅变换器(Sine Amplitude ConverterTM ,SACTM)拓扑构造:
母线变换器模块(BCM)选用SAC拓扑构造,然后完结了杰出的功率和功率密度。

图7(SACTM 变换器)

SAC拓扑构造是BCM模块核心中的一个动态、高功能引擎。
SAC是依据变压器的串联谐振拓扑构造,它在等于初级侧储能电路谐振谐振频率的固定频率下作业。初级侧的开关FET被锁定在初级的天然谐振频率,在零穿插点来开关,然后消除了开关中的功耗,进步了功率并大大削减了高阶噪声谐波的发生。初级的谐振回路是纯正弦波(图7所示),然后可下降谐波含量,供给了更洁净的输出噪声频谱。因为SAC的高作业频率,可运用较小的变压器来进步功率密度和功率。

ZVS升压-降压拓扑构造:
PRM(前置稳压器模块)选用一个专利升压-降压稳压器操控架构,以供给高功率升压/降压稳压。
      
图8(ZVS升压-降压)

PRM在固定开关频率下作业,通常在1 MHz(最大1.5 MHz),它还具有进步输出功率的并联能力。ZVS升压-降压开关顺序是一样的,不管它是降压还是升压。

ZVS升压-降压拓扑构造有四个级。
- Q1和Q4导通为变压器贮存能量,然后是ZVS过渡的Q3导通
- Q1和Q3导通为从输入到输出供给路径,然后是ZVS过渡的Q2导通
- Q2和Q3对续流级导通,然后是ZVS过渡的Q4导通
- 在箝位期间Q2和Q4导通,然后是ZVS过渡的Q1导通

完结4级以后,就是一个循环。

28V / 270V输入源到多路输出DC-DC变换:

图9(270V / 28V到多路输出)

因为有效载荷,如航空、数据链路、雷达、飞翔操控体系都需求一个15V、12V、5V、3.3V的电压规模,需求下流DC-DC变换器或niPoL供给所需电压作为有效载荷的多路输出。

除了整流器,还有非稳压和非阻隔的270Vdc,这个MIL-COTS DCM DC-DC变换器和Picor ZVS降压稳压器可供给经阻隔和稳压的多路输出。

在榜首级,MDCM DC-DC将一个非稳压输入(28V或270V)变换为一个经阻隔和稳压的28V,然后经过下流非阻隔式ZVS稳压器变换为多路输出。

在后一级,Coop Power ZVS降压稳压器将28V变换为负载所需的电压。

表2扼要说明晰DCM和Picor ZVS降压稳压器的规范,所以,它能够协助了解它们在270V / 28V的电源链作业时对多路输出变换的效果。

表2
      
图10(多路输出解决方案的功率)

DCM是一个阻隔和稳压的DC-DC变换器。

ZVS降压稳压器是一个稳压和非阻隔的DC-DC变换器。
在上一段现已说到,为了有更高的功率,不会重复阻隔和稳压。

尽管稳压是由DCM和ZVS降压稳压器重复进行的,因为ZVS降压稳压器的高功率,从高电压到所需电压的全体功率能够到达高于90%。
ChiP——变换器级封装:
     
图11(ChiP等效电路热模型)

DCM DC-DC变换器经过突破性封装技能——变换器级封装(ChiP)技能进行封装。

为了完结更高的功率功率、密度和规划灵活性,需求功率元件封装技能的继续改进,因而,ChiP的推出优化了电气和热功能。

ChiP商品的规划在PCB双面都有功率元件,可削减因为寄生的损耗,经过整个封装均匀彻底地散热,并运用了顶部和底部外表散热。

ChiP商品封装在热增强型模压化合物中,下降了温差,为便于运用热办理配件,供给了平坦的模块顶部和底部外表,如散热器、冷板、热管等。

ZVS降压拓扑构造:
如图11所示,除了一个衔接在输出电感器两头的附加箝位开关,ZVS降压拓扑构造与传统降压变换器一样。添加的箝位开关答应将能量存储在输出电感器中,用来完结零电压开关。
     
图12(ZVS降压拓扑构造)

图12显现了ZVS降压拓扑构造的时序图,它主要由三个状况构成,如下所示。

- Q1导通期间
o 假定Q1在谐振过渡后的近零电压敞开。当D-S电压简直为零时,Q1在零电流敞开。MOSFET和输出电感器中的电流斜升,准时到达由Q1决议的峰值电流。在Q1导通期间,能量存储在输出中,并为输出电容器充电。在Q1导通期间,Q1中的功耗是由MOSFET导通电阻决议的;开关损耗能够忽略不计。

- Q2导通期间
o Q1敏捷封闭,接着是一个很短时刻的体二极管导通,这添加了能够忽略不计的功耗。接下来,Q2敞开,存储在输出电感器中的能量被传送到负载和输出电容器。当电感器电流到达零时,同步MOSFET坚持满意长的时刻,在输出电感器中存储一些来自输出电容器的能量。电感器电流为负值。

- 箝位期间
一旦操控器已确定有满意的能量存储在电感器中,同步MOSFET封闭,箝位开关敞开,箝位Vs节点至输出电压。箝位开关阻隔输出电感器电流与输出,一同以简直无损的方法用电流来循环存储的能量。在箝位期间,由输出电容器供给的输出在该期间继续很短时刻。
当箝位期间结束时,箝位开关被翻开。输出电感器中贮存的能量与Q1和Q2输出电容发生谐振,导致Vs节点对输入电压振铃。
这个振铃对Q1的输出电容放电,削减了Q1的米勒电荷,并为Q2的输出电容充电。当Vs节点简直等于输入电压时,这答应以无损方法方法敞开Q1。

      
图13(ZVS降压时序图)

无人机的军用规范
在一些无人机运用中,需求满意MIL-STD-461 MIL-STD-704/1275等军用规范,分别代表EMI和瞬态。

Vicor还供给滤波模块,以及兼容Vicor DC-DC变换器来满意规范请求。

表3显现了Vicor滤波模块选项,它能够契合特定军用规范,一同兼容一同运用的Vicor DC-DC模块。
       
表3

无人机数据链的电源解决方案:
    
图13(无人机数据链解决方案)

对于无人机数据链解决方案,Picor滤波模块(MPQI-18)和DC-DC模块(Cool-Power PI31xx)可用来供给对于12V和15V的50W(一共100W),以契合MIL-STD-461E EMI请求。

MQPI-18是一个选用LGA封装(25×25×4.5mm,2.4G)的滤波模块,用来满意MIL-STD-461E的EMI请求。

MIL级Cool-Power DC-DC变换器选用PSiP(22×16.5×6.7mm,7.8g)封装,用来为所需电压供给宽规模输入(16-50V)。

选用Picor滤波模块和DC-DC变换器模块的解决方案能够兼容MIL-STD461E,而不是大尺度的被迫元件,可完结无人机数据链及别的设备的高密度电源解决方案。

定论:
运用Vicor模块化电源解决方案,能够使无人机电源体系规划具有体积小、重量轻和高密度的特色,带着更多有效载荷和实行更多使命。

一同,Vicor将供给立异、高功能和杰出质量的电源元件/解决方案,为客户供给竞赛优势。

XML 地图 | Sitemap 地图