無人機輔助電源供應

無人機（UAV）的使用在近年來發展迅速，涵蓋民用和防務領域。從小型玩具到能承載數公斤酬載的專業設備，再到能覆蓋長距離的無人機，設計種類幾乎不計其數。所需能量可由內置電池、燃料電池、纜線或渦輪發電機提供。

一位客戶正在尋找輕量化的 DC/DC 轉換器，以從防務應用無人機中的 12 或 16 節電池堆棧為各種酬載供電。鋰聚合物電池的電壓可從 3V（放電）變化到 4.35V（充電周期結束）。因此，在此應用中供電電壓範圍為 36–70V。

無人機使用的燃料電池具有幾乎相同的輸出電壓範圍，且越來越多被使用，特別是用於較長飛行時間和具有更高酬載因此更高功率需求的設備。

圖 1 顯示無人機中使用的基本電源架構。雖然馬達可直接從電池或燃料電池供電，但各種電子組件需要從 3.3 到 24V 的調節供電電壓，而類比電路則需要雙電壓。

以下部分描述此特定無人機應用示例的一些典型酬載，以及它們如何由 P-DUKE 轉換器供電。

雲台攝像機（光學和熱成像）

許多光學和熱成像攝像機設計用於 3s–6s 電池配置，對於更高的供電電壓需要 DC/DC 轉換器。當在無人機上安裝具有 25 倍光學變焦的高清攝像機時，最高功率需求為 8W。為了避免與推進馬達的高電流峰值或任何其他高頻電子設備干擾，選擇了 P-DUKE 的隔離轉換器 RDL10-48S15W。它從 18–75V 供電電壓提供 15V/10W 輸出，且僅重 7.2g，也滿足此應用的輕量化要求。

數據傳輸

根據操作範圍和數據量，無人機中使用各種技術進行數據傳輸。

WiFi 可用於短距離，因為它提供寬帶寬。所使用 WiFi 模組的功耗為 3.3V/2W

射頻發射器可以橋接數十公里的距離，此客戶選擇的設備需要 5V/6W

GSM 允許通過非常長的距離傳輸數據（視線外操作），但需要在完整飛行區域內可靠的 GSM 網絡。客戶選擇了與標準 5V USB 端口相容的 GSM 模組。傳輸期間的功率峰值可達 1A，需要支持 5W 功率峰值的轉換器。

衛星通訊是另一種通過長距離傳輸信號的方式，但未包含在此設計中。

GPS 模組

為了追蹤精確位置並啟用自動飛行模式，GPS 模組內置於無人機中。它需要 3.3V 供電電壓，但最大功耗為 25mA。

傳感器

為了穩定和安全的飛行運作，無人機上安裝了各種傳感器。慣性測量單元（IMU）由加速度計、陀螺儀和磁力計組成，以確定三個軸上的精確位置。氣壓傳感器測量高度，磁羅盤測量方向，短超聲波或激光脈衝用於距離測量。這些傳感器需要 3.3 或 5V 供電電壓，但功耗相當低。

P-DUKE 推薦了一個非常靈活且易於實施的設計，使用 RCD20-48S05W 生成 5V 匯流排，這是一個隔離式 20W 轉換器，具有 18–75V 輸入電壓，並封裝在小型 1" x 1" 封裝中。

從此 5V 匯流排，微型 PSR02 非隔離式轉換器在 LM78 封裝中生成 3.3V 電壓，可提供高達 2A 的電流。

類比電路

雖然許多傳感器可以使用單一供電電壓運作，但具有運算放大器的高精度類比電路仍需要正負供電電壓，且漣波和噪聲盡可能小。使用 LDL 03 系列，P-DUKE 提供了一個 3W 解決方案，可直接從電池（36–70V）供電，並從 ±5V 到 ±15V 生成正負電壓，典型漣波和噪聲值低至 5mVp-p。

上述應用僅涵蓋無人機中可能配置的一小部分。在此情況下，使用了四個 P-DUKE 轉換器，總重量僅 31.6g，這是無人機總重量的極小部分。與許多 P-DUKE 產品一樣，所有這些轉換器都符合 MIL-STD-810F 的嚴苛環境條件資格，因此非常適合此要求苛刻的應用。

方塊圖：

產品：

RDL10W：10W 隔離式 DC-DC，具備 4:1 寬輸入；高效率和低空載電流。符合 EN50155/EN45545-2 鐵路和惡劣工業系統規範。

RCD20W：20W 隔離式 DC-DC，寬輸入範圍（9–160V）；3kV 隔離、遠端開/關和可調整輸出 trim。提供散熱片選項。符合 EN50155/EN45545-2 鐵路和工業應用規範。

PSR02：2A 非隔離式降壓模組，寬輸入高達 36V；高效率和快速瞬態響應。適合負載點電源和緊湊設計。

LDL03：3W 隔離式 DC-DC，具備 4:1 寬輸入；低漣波和高效率，加上具自動恢復的短路保護。適用於工業控制和通訊。