CN104803002A - 一种无人机冗余电源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机冗余电源装置，包括采用双路锂电池输入，为GPS、自动驾驶仪、数据传输、图像传输设备供电的供电电源模块；与所述供电电源模块连接，控制电压输入源，使两输入源可以互为备份，且可以通过调整电阻比例值，使主电源欠压保护切换使用备用电源，以及主电源恢复切换功能，满足冗余设计的电源管理模块；与所述电源管理模块输出相连接，使用DC-DC集成同步降压控制器实现电源的稳压滤波输出，提供给数码舵机工作电压的数码舵机电压模块。本发明装置结构简单，利用两路电池组作为输入电压源，通过相关集成电源管理芯片以及DC-DC集成同步降压芯片控制，满足冗余设计和不同设备供电要求，提供高稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及无人机的电源领域，具体是一种无人机冗余电源装置。
背景技术
“无人机”全称无人驾驶飞机（英文缩写:Unmanned Aerial Vehicle），是一种以无线电遥控或由自身程序控制为主的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。
随着时代的发展以及科技的进步，现代无人机对于供电系统有着严格的要求，数据传输，图像传输，自动驾驶仪，程序控制装置等电子设备需要稳定可靠的电源供电，才能保证无人机安全稳定的运行。对于不同电子设备的供电以及高稳定可靠性的电压需求成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是要提供一种结构简单的无人机冗余电源装置，旨在解决不同电子设备的供电要求以及高稳定性和可靠性的电压问题。
实现本发明目的的技术方案是：
一种无人机冗余电源装置，该装置包括：
采用双路锂电池输入，为GPS、自动驾驶仪、数据传输、图像传输等设备供电的供电电源模块；
与所述供电电源模块连接，控制电压输入源，使两输入源可以互为备份，且可以通过调整电阻比例值，使主电源欠压保护切换使用备用电源，以及主电源恢复切换功能，满足冗余设计的电源管理模块；
与所述电源管理模块输出相连接，使用DC-DC集成同步降压控制器实现电源的稳压滤波输出，提供给数码舵机工作电压的数码舵机电压模块。
所述供电电源模块包括主电源和备用电源，其中：主电源采用11.1V 3SLIPO；备用电源采用11.1V 3SLIPO或者7.4V 2SLIPO。
所述电源管理模块包括LTC4416集成电源管理芯片，电阻（R1，R2，R3）和P沟道MOSFET管；电阻R1，R2，R3设置有主电源欠压保护的电压临界值以及主电源恢复电压临界值；P沟道MOSFET管用于防止输出端向输入端倒灌电流，通过电源管理芯片可以控制MOSFET的开关状态。
所述数码舵机电压模块包括高效率的同步降压器芯片LM27403，集成的MOSFET 芯片CSD87350，电阻（R4、R5）和电容（C1、C2）。电阻R4，R5设置有恒压输出值，电容（C1、C2）数码舵机电压模块的输入和输出端连接，作为电源滤波使用。
本发明装置结构简单，利用两路电池组作为输入电压源，通过相关集成电源管理芯片以及DC-DC集成同步降压芯片控制，主电源与备用电源互为备份，主电源具有欠压保护自动切换备用电源以及主电源恢复切换功能，满足冗余设计和不同设备供电要求，提供高稳定性和可靠性。
附图说明
图1是本发明的无人机冗余电源装置的结构示意图；
图2是图1提供的无人机冗余电源装置的具体实施方案简要电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种无人机冗余电源装置由顺序连接的供电电源模块1、电源管理模块2和数码舵机电压模块3构成。
如图2所示，
（1）供电电源模块1采用双路锂电池输出，主电源采用11.1V 3SLIPO,备用电源采用11.1V 3SLIPO或者7.4V 2SLIPO，为GPS、自动驾驶仪、数据传输、图像传输、数码舵机等设备提供电压源；
（2）电源管理模块2的作用是为了管理控制两路电压源，两路电压源互为备份，满足冗余设计。其包括一个LTC4416集成电源管理芯片，3个电阻，3个P沟道MOSFET管。电阻R1，R2，R3设置主电源欠压保护的电压临界值以及主电源恢复电压临界值。
Vfail= 1.222*（R1+R3）/ R3；
Vres=1.222*（ R1 + ( R2 || R3 ) ）/ R2 || R3；
取R1=200K，R2=400K，R3=25K，因此Vfail= 11V，Vres=11.6V；
3个P沟道MOSFET管用于防止输出端向输入端倒灌电流，通过电源管理芯片可以控制MOSFET的开关状态；
（3）数码舵机电压模块3是集成同步降压控制器实现电源稳压滤波输出，为数码舵机提供稳定可靠的工作电压。其包括一个高效率的同步降压器芯片LM27403，一个集成的MOSFET 芯片CSD87350，两个电阻，两个电容。电阻R4，R5设置恒压输出值
Vout=0.6*（1+R4/R5）；
取R4=20K，R5=2.7K，Vout=5.0V。
电容C1，C2连接在数码舵机电压模块的输入和输出端，作为电源滤波使用。
同步降压器芯片LM27403是一款特性丰富、易于使用、同步降压控制器，此控制器提供出色的集成等级和性能以实现高功率密度、负载点(POL) 直流-直流稳压器解决方案内的出色效率。200kHz和1.2MHz之间的电阻器可编程开关频率，以及具有自适应死区时间的集成高电流MOSFET栅极驱动器提供优化解决方案尺寸的灵活性，并且大大提升了转换效率。3V至20V的宽输入电压范围，效率高达97%，占空比高达93%，并可以提供30A的电流输出。
Claims (4)
1.一种无人机冗余电源装置，其特征是：包括：
采用双路锂电池输入，为GPS、自动驾驶仪、数据传输、图像传输设备供电的供电电源模块；
与所述供电电源模块连接，控制电压输入源，使两输入源可以互为备份，且可以通过调整电阻比例值，使主电源欠压保护切换使用备用电源，以及主电源恢复切换功能，满足冗余设计的电源管理模块；
与所述电源管理模块输出相连接，使用DC-DC集成同步降压控制器实现电源的稳压滤波输出，提供给数码舵机工作电压的数码舵机电压模块。
2.根据权利要求1所述的无人机冗余电源装置，其特征是：所述供电电源模块包括主电源和备用电源，其中：主电源采用11.1V 3SLIPO；备用电源采用11.1V 3SLIPO或7.4V 2SLIPO。
3.根据权利要求1所述的无人机冗余电源装置，其特征是：所述电源管理模块包括LTC4416集成电源管理芯片，电阻（R1，R2，R3）和P沟道MOSFET管；电阻R1，R2，R3设置有主电源欠压保护的电压临界值以及主电源恢复电压临界值；P沟道MOSFET管用于防止输出端向输入端倒灌电流，通过电源管理芯片可以控制MOSFET的开关状态。
4.根据权利要求1所述的无人机冗余电源装置，其特征是：所述数码舵机电压模块包括高效率的同步降压器芯片LM27403，集成的MOSFET 芯片CSD87350，电阻（R4、R5）和电容（C1、C2）；电阻R4，R5设置有恒压输出值，电容（C1、C2）数码舵机电压模块的输入和输出端连接，作为电源滤波使用。
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