CN108599119A - 无人机开关电路及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人机开关电路，包括第一开关单元、限流单元、第二开关单元及延时单元；第一开关单元的输入端、控制端和输出端对应连接外部电源、导通单元和限流单元的一端，限流单元的另一端连接负载，第二开关单元的输入端、控制端和输出端对应连接外部电源、导通单元和延时单元的输入端，延时单元的输出端连接负载。当负载需要外部电源供电时，闭合导通单元为第一开关单元和第二开关单元提供导通电压，第一开关单元和第二开关单元导通，第一开关单元所在支路存在限流单元，限制了在接通瞬间所产生的浪涌电流，同时与其并联的第二开关单元所在支路存在延时单元，使得第二开关单元所在支路延时导通，从而在电流电压稳定后为负载提供输入电流。

Description

无人机开关电路及无人机

技术领域

本发明涉及开关技术领域，特别是涉及一种无人机开关电路及无人机。

背景技术

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制单元操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。目前，无人机已广泛应用在航拍、农业、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等领域。但是，由于无人机重量变得越来越重，随即需要的动力电源电压也越来越高。那么在无人机电源接通的瞬间，流入无人机电源设备的浪涌电流就很大，很容易损坏电源或导致保险丝烧断，使得无人机无法正常工作。因此，电源的开关电路在接通的一瞬间，很有必要抑制浪涌电流，确保浪涌电流与稳态输入电流相匹配，从而确保无人机的正常工作。

发明内容

基于此，有必要针对在电源接通的瞬间，浪涌电源远超稳态输入电流的问题，提供一种无人机开关电路及无人机。

一种无人机开关电路，所述开关电路包括第一开关单元、限流单元、第二开关单元及延时单元；

所述第一开关单元的输入端、控制端和输出端分别对应连接外部电源、导通单元和所述限流单元的一端，所述限流单元的另一端连接负载，所述第二开关单元的输入端、控制端和输出端分别对应连接外部电源、所述导通单元和所述延时单元的输入端，所述延时单元的输出端连接所述负载；

所述第一开关单元用于在所述导通单元闭合时所提供的导通电压下导通；

所述限流单元用于在所述第一开关单元导通时，降低所在支路的电流；

所述第二开关单元用于在所述导通单元闭合时所提供的导通电压下导通；

所述延时单元用于延迟所述第二开关单元所在支路导通。

在其中一个实施例中，所述第一开关单元包括第一MOS管；所述第一MOS管的输入端、控制端和输出端分别对应连接外部电源、所述导通单元和所述限流单元的一端。

在其中一个实施例中，所述限流单元包括功率电阻；所述功率电阻的一端连接所述第一开关单元，另一端连接所述负载。

在其中一个实施例中，所述开关电路还包括第三开关单元；所述第三开关单元连接于所述外部电源与所述第一开关单元之间，所述第三开关单元用于在所述第二开关单元所在支路导通后，断开所述第一开关单元所在支路。

在其中一个实施例中，所述延时单元包括555定时器；所述555定时器的输入端和输出端分别对应连接所述第二开关单元的输出端和所述负载。

在其中一个实施例中，所述导通单元包括单刀单掷开关；所述单刀单掷开关分别连接所述第一开关单元的控制端和所述第二开关单元的控制端。

在其中一个实施例中，所述第二开关单元包括第二MOS管；所述第二MOS管的输入端、控制端和输出端分别对应连接外部电源、所述导通单元和所述延时单元的输入端。

在其中一个实施例中，所述第二MOS管包括N型MOS管；所述N型MOS管的栅极连接所述导通单元，源极连接外部电源，漏极连接所述延时单元的输入端。

一种无人机，包括上述无人机开关电路。

在其中一个实施例中，所述无人机还包括与所述无人机开关电路连接的负载，所述负载包括无人机工作电路。

上述无人机开关电路，当负载需要外部电源供电时，闭合导通单元从而为第一开关单元和第二开关单元提供导通电压，第一开关单元和第二开关单元导通，由于第一开关单元所在支路存在限流单元，从而极大程度上限制了在接通瞬间所产生的浪涌电流，同时与其并联的第二开关单元所在支路存在延时单元，使得第二开关单元所在支路延时导通，从而在电流电压稳定后为负载提供稳定的输入电流。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为一实施方式提供的一种无人机开关电路的电路框图；

图2为图1所示实施方式的无人机开关电路的其中一个实施例的电路框图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考图1，一实施方式提供了一种无人机开关电路。该开关电路包括第一开关单元110、限流单元120、第二开关单元130及延时单元140。

第一开关单元110的输入端、控制端和输出端分别对应连接外部电源200、导通单元150和限流单元120的一端，限流单元120的另一端连接负载300，第二开关单元130的输入端、控制端和输出端分别对应连接外部电源200、导通单元150和延时单元140的输入端，延时单元140的输出端连接负载300。其中，外部电源200可以是为负载300供电的干电池、锂电池及铅蓄电池等，也可以是其他一切可提供电能的元器件。

第一开关单元110用于在导通单元150闭合时所提供的导通电压下导通。具体地，导通单元150闭合后，提供给第一开关单元110导通所需要的电压，第一开关单元110自身导通。

限流单元120用于在第一开关单元110导通时，降低所在支路的电流。具体地，限流单元120与第一开关单元110串联，连接于外部电源200和负载300之间。当第一开关单元110导通时，外部电源200的电流依次流过第一开关单元110和限流单元120，从而为负载300供电，而该限流单元120本身对流过的电流由阻碍作用，大大降低了限流单元120所在支路的电流，从而可以有效降低在外部电源200接通的一瞬间所产生的浪涌电流，达到避免浪涌电流直接到达负载300，造成负载300损坏的问题。

第二开关单元130用于在导通单元150闭合时所提供的导通电压下导通。具体地，导通单元150闭合后，提供给第二开关单元130导通所需要的电压，第二开关单元130自身导通。

延时单元140用于延迟第二开关单元130所在支路导通。具体地，在第一开关单元110和第二开关单元130导通后，第一开关单元110所在支路导通，第二开关单元130所在支路由于具有延时单元140，从而滞后导通，使得在外部电源200接通的瞬间，浪涌电流只流经第一开关单元110所在支路，并且浪涌电流在该支路也得到了极大程度的降低，最后仅剩2A大小的电流流过负载300，即只有小电流为负载300进行预充电。

上述无人机开关电路，当负载300需要外部电源200供电时，闭合导通单元150从而为第一开关单元110和第二开关单元130提供导通电压，第一开关单元110和第二开关单元130导通，由于第一开关单元110所在支路存在限流单元120，从而极大程度上限制了在接通瞬间所产生的浪涌电流，同时与其并联的第二开关单元130所在支路存在延时单元140，使得第二开关单元130所在支路延时导通，从而在电流电压稳定后为负载300提供稳定的输入电流。

在一实施例中，第一开关单元110包括第一MOS管。第一MOS管的输入端、控制端和输出端分别对应连接外部电源200、导通单元150和限流单元120的一端。其中，第一MOS管包括N型MOS管和P型MOS管中的一种。具体地，当第一MOS管为N型MOS管时，N型MOS管的栅极连接导通单元150，源极连接外部电源200，漏极连接限流单元120的一端。对于第一MOS管为P型MOS管时，也具有相类似的连接关系。

在一实施例中，限流单元120包括功率电阻。功率电阻的一端连接第一开关单元110，另一端连接负载300。具体地，在第一开关单元110导通后，通过功率电阻的限流功能吸收能量，200us后该支路的电流、电压均趋于稳定，说明负载300的预充电已完成。优选地，功率电阻的阻值为2Ω35W。

在一实施例中，请参考图2，开关电路还包括第三开关单元160。第三开关单元160连接于外部电源200与第一开关单元110之间，第三开关单元160用于在第二开关单元130所在支路导通后，断开第一开关单元110所在支路。具体地，第三开关单元160可在第一开关单元110所在支路和第二开关单元130所在支路均导通时，此时两个支路均有电流通过，只是流经第一开关单元110所在支路的电流较小，流经第二开关单元130所在支路的电流较大，此时断开第三开关单元160，从而断开第一开关单元110所在支路，可以使外部电源200仅通过第二开关单元130所在支路为负载300提供稳定的输入电流，也节省了一部分电源能量。

在一实施例中，延时单元140包括555定时器。555定时器的输入端和输出端分别对应连接第二开关单元130的输出端和负载300。具体地，在该555定时器的延时作用下，第二开关单元130所在支路相对于第一开关单元110所在支路延迟导通，延迟时间大概是200us，且第二开关单元130所在支路导通后，通路电阻仅有2mΩ，可以通过100A的大电流，从而在外部电源200与负载300接通后，为负载300提供大电流，从而确保无人机的正常工作。另外，该延时单元140还可以是其他延时芯片等，只要能实现延时功能即可。

在一实施例中，导通单元150包括单刀单掷开关。单刀单掷开关分别连接第一开关单元110的控制端和第二开关单元130的控制端。具体地，该单刀单掷开关在闭合时，可为第一开关单元110和第二开关单元130提供导通电压。更进一步地，该单刀单掷开关控制第一MOS管和第二MOS管的栅极电压，闭合时，栅极和源极两端电压为12V，第一MOS管和第二MOS管均被导通。

在一实施例中，第二开关单元130包括第二MOS管。第二MOS管的输入端、控制端和输出端分别对应连接外部电源200、导通单元150和延时单元140的输入端。具体地，第二MOS管包括N型MOS管。N型MOS管的栅极连接导通单元150，源极连接外部电源200，漏极连接延时单元140的输入端。对于第二MOS管为P型MOS管时，也具有相类似的连接关系。

一实施方式提供了一种无人机，包括上述无人机开关电路。具体地，无人机采用该开关电路，从而在外部电源200与负载300接通时，该开关电路可有效抑制接通瞬间所产生的浪涌电流，从而避免负载300损害的风险，确保无人机正常工作。

在一实施例中，无人机还包括与无人机开关电路连接的负载300，负载300包括无人机工作电路。具体地，外部电源200通过开关电路为无人机工作电路提供电流，从而使得无人机可以执行各种任务。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种无人机开关电路，其特征在于，所述开关电路包括第一开关单元、限流单元、第二开关单元及延时单元；

所述第一开关单元的输入端、控制端和输出端分别对应连接外部电源、导通单元和所述限流单元的一端，所述限流单元的另一端连接负载，所述第二开关单元的输入端、控制端和输出端分别对应连接外部电源、所述导通单元和所述延时单元的输入端，所述延时单元的输出端连接所述负载；

所述第一开关单元用于在所述导通单元闭合时所提供的导通电压下导通；

所述限流单元用于在所述第一开关单元导通时，降低所在支路的电流；

所述第二开关单元用于在所述导通单元闭合时所提供的导通电压下导通；

所述延时单元用于延迟所述第二开关单元所在支路导通。

2.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第一MOS管；所述第一MOS管的输入端、控制端和输出端分别对应连接外部电源、所述导通单元和所述限流单元的一端。

3.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述限流单元包括功率电阻；所述功率电阻的一端连接所述第一开关单元，另一端连接所述负载。

4.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述开关电路还包括第三开关单元；所述第三开关单元连接于所述外部电源与所述第一开关单元之间，所述第三开关单元用于在所述第二开关单元所在支路导通后，断开所述第一开关单元所在支路。

5.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述延时单元包括555定时器；所述555定时器的输入端和输出端分别对应连接所述第二开关单元的输出端和所述负载。

6.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述导通单元包括单刀单掷开关；所述单刀单掷开关分别连接所述第一开关单元的控制端和所述第二开关单元的控制端。

7.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述第二开关单元包括第二MOS管；所述第二MOS管的输入端、控制端和输出端分别对应连接外部电源、所述导通单元和所述延时单元的输入端。

8.根据权利要求7所述的开关电路，其特征在于，所述第二MOS管包括N型MOS管；所述N型MOS管的栅极连接所述导通单元，源极连接外部电源，漏极连接所述延时单元的输入端。

9.一种无人机，其特征在于，包括上述权利要求1-8中任一项权利要求所述的无人机开关电路。

10.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，所述无人机还包括与所述无人机开关电路连接的负载，所述负载包括无人机工作电路。