無人機電源系統方案設計
電源系統是由整流裝置、直流配電裝置、蓄電池組、直流變換器、機架電源裝置等和相關的配電線路組成的總體。下面就是小編整理的無人機電源系統方案設計，一起來看一下吧。
[導讀] 在設計無人機（UAV）用的電源系統時，設計人員所關心的引數是尺寸（S）、重量（W）、功率密度（P）、功率重量比、效率、熱管理、靈活性和複雜性。體積小、重量輕、功率密度高（SWaP）可以讓無人機攜帶更多的有效負載，飛行和續航時間更長，並完成更多的任務。
關鍵詞：GaAs發射器無人機電源無人機
在設計無人機（UAV）用的電源系統時，設計人員所關心的引數是尺寸（S）、重量（W）、功率密度（P）、功率重量比、效率、熱管理、靈活性和複雜性。體積小、重量輕、功率密度高（SWaP）可以讓無人機攜帶更多的有效負載，飛行和續航時間更長，並完成更多的任務。
更高的效率可以儘可能利用能源效率，最大限度地延遲續航時間和飛行時間，也可使熱管理儘可能容易，因為即使是較少的功率損耗也會導致熱傳遞。高靈活性和低複雜性不僅可以使電源系統設計更加容易，而且還可讓無人機設計人員專注於無人機設計之其他部分，而不是在電源系統設計上花大量的時間；它不僅可節省設計完成時間，還可降低設計複雜性。
為了充分利用上述優勢，Vicor模組電源解決方案可通過最全面產品組合的高效率、高密度、配電架構，為效能關鍵性無人機應用提供完整的電源解決方案。
無人機的種類：
無人機可以從遠端位置進行控制，或基於預程式設計組態自動執行。無人機有許多應用，從具結到消防，都可以由不同類別的無人機來實現。
無人機的電源：
根據子系統之負載要求，無人機有幾個電源選項。
鋰離子電池是一種常用的電源，體積較小、成本較低，因此是100瓦和執行數天的無人機的理想選擇。
為了有更高的能量密度和功率密度，還可以選擇其他的備選電源，包括太陽能電池系統、燃氣輪機以及柴油發電機等。
無人機的典型電源鏈：
圖1 ： 無人機電源鏈
在典型的無人機電源鏈中，有一個基於渦輪的發電機提供3相AC電源，其可通過整流器轉換為270VDC電源，然後通過隔離式DC-DC轉換器轉換為48VDC電源或28VDC電源。
無人機上有許多有效負載，包括雷達、影像、航空電子、導航、制導、飛控系統和資料傳輸鏈路，其中每一個都需要一個3.3V、5V及12V等的電壓範圍。因此，下游DC-DC轉換器或非隔離式負載點（niPoL）都需要為所需的負載電壓提供28V或48V DC母線。
為了實現高效率，高電壓DC母線（270V、48V或28V）沿著無人機的電源鏈進行優先配電。配電引起的功率損耗系以I2R（R線阻）為主，由於提高電壓可以最大限度地降低配電損耗，因而可減少電流；對於大型無人機更是如此，因為有很長的配電長度。
在安全方面，在高電壓DC母線（270V）和低電壓DC母線之間需要進行隔離，當低於60V的電壓與高電壓隔離開時，就符合安全超低電壓（SELV）要求。
根據圖1所顯示的電源鏈，有兩級DC-DC轉換，由於穩壓在下一級完成，其中第一級需要隔離之非穩壓DC-DC轉換器，而由於隔離在上游完成，第二級則需要穩壓之非隔離DC-DC轉換器。為了實現更高的效率和更低的解決方案成本，隔離和穩壓沒有在DC-DC轉換器的每一級重複。
270V至28V DC-DC轉換：
圖2
除了整流器，還有非隔離之非穩壓270VDC電壓，藉由MIL-COTS BCM（母線轉換器模組）和MIL-COTS PRM（前置穩壓器模組）轉換到負載用的一個隔離、穩壓的電壓，如28V。
GaAs發射器：
270V至28V電源鏈的應用之一是GaAs發射器，其方框圖如圖3所示。
圖3 ： GaAs發射器電源鏈
有效負載、GaAs發射器都需要超過200瓦的功率。為了滿足電力需求，需要將BCM模組和PRM模組並聯至電源陣列，以提高輸出功率。下面一段談談如何並聯具有均流能力的BCM和PRM。
BCM和PRM模組可以組態超過1千瓦的電源陣列。
BCM模組是一款隔離的'非穩壓DC-DC轉換器模組，可藉由一個固定比K係數為SELV輸出提供高電壓輸入。就這個特定零部件（MBCM270x450M270A00）而言，K係數為1/6，因此輸出電壓始終為輸入電壓的1/6，270V輸入有45V輸出。
PRM模組是一款穩壓的非隔離DC-DC轉換器模組，可為負載提供穩壓的電壓。由於PRM輸出電壓可以微調，因此它可針對GaAs發射器調低至28V。
圖4 ： GaAs發射器解決方案的效率
BCM是一款隔離的非穩壓DC-DC轉換器。
PRM是一款穩壓的非隔離DC-DC轉換器。
上一段已經提到，隔離和穩壓並沒有由DC-DC轉換的每一級、或電源鏈中的單個DC-DC轉換器重複，為的是獲得更高的效率。
因此，藉由使用BCM和PRM模組，270V至28V DC-DC轉換的整體效率可達到93.12%。
