一种共轴无人机多输出电源管理系统的制作方法

文档序号:37132899发布日期:2024-02-26 16:37阅读:16来源:国知局
一种共轴无人机多输出电源管理系统的制作方法

本技术涉及电源,尤其涉及一种共轴无人机多输出电源管理系统。


背景技术:

1、共轴无人机集侦察、打击为一体,能快速突防进入作战区域,战术使用灵活。

2、随着设备的多样性其供电方式也不同,以某一型号共轴无人机为例,机上采取12s4p锂电池组供电,所搭载航电设备需要44.4v、15v、8.4v和5v,4种不同电源供电,而单一的电源管理模块仅实现一种类型的电平输出,若需要输出路多类型电平就需要多个电源管理模块工作。而多个电源管理模块将使无人机重量与体积增加,造成不必要的成本和冗余。


技术实现思路

1、本实用新型为了解决上述现有技术中电源管理模块仅能提供单一电压的缺点,提出了一种共轴无人机多输出电源管理系统。

2、为达到上述目的,本实用新型采用以下技术方案予以实现:

3、一种共轴无人机多输出电源管理系统,包括电源、电源管理模块和飞行控制器;

4、所述电源管理模块的输入端与电源(1)连接,输出端设置x(一般取值为5)个;所述电源管理模块内部设置y(一般取值为4)个电源管理单元和电源采集单元;

5、所述电源管理单元的输入端与电源或y个电源管理单元中其中一个的输出端连接;

6、所述电源管理单元的输出端与z(一般取值为5)个供电通道或y个电源管理单元中其中一个的输入端连接;

7、所述飞行控制器与5v供电通道连接并接收电源采集单元实时采集的电源电压和电流数据;

8、所述电源管理单元用于将电源输入电源管理模块的输入电压转换为预设电压值,并输出至供电通道。

9、所述电源管理单元包括电源芯片n2、tvs瞬态二极管v4、电容c19、c20、c25、c26、c27、c28、c29、c30、c31、c31、c33、c34、c55、c56,电阻r17、r18、r19、r20、r21、r22、r23、r24,电感l4,磁珠l6,二极管v7、v8,自恢复保险丝f1,它们之间的连接关系为:电源管理单元上的接线端子xs2、xs3分别接电源的正负极,之后输入端首先串联了保险丝f1,并联了tvs瞬态二极管v4作为前置保护电路;

10、tvs瞬态二极管v4和电容c19、c20、c29、c30、c31、c32分别并联,起到前置滤波稳压的作用后,接入电源芯片的vin接口;

11、电源芯片n2的使能脚接入r21和r24分压后的高电平后工作,n2的boot脚接入c25电容第一端,n2的补偿脚接入由r22、c33、c34组成的rc补偿网络,n2的输出端接了v7二极管、电感l4的第一端、c25的第二端,l4的第二端连接c26、c27、c28滤波电容的第一端,同时n2的调压脚还接着调压电阻r20、r23之间的电压值,n2输出端还接有工作指示灯v8和其调压电阻r18,串接了两个并联的0欧电阻r17、r19;最后,供电接口处,15v电压经电容c55、c56和磁珠l6滤波后,通过接线端子xs4进行对外供电。

12、所述电源采集单元包括电压采集电路、电流采集电路和can通信电路,所述电压采集电路包括电阻r45、r47,电容c63、c64、c65,精密运算放大器n6和第一微控制单元mcu,所述电流采集电路包括电阻r43、r44、r48、r49,电容c61、c62、运算放大器n7、n8,精密采样电阻r46和第一微控制单元mcu;所述can通信电路包括can收发芯片d3,电阻r11、r12,电容c11和第一微控制单元mcu;它们之间的连接关系如下:

13、所述电压采集电路先将待测量的电压经分压电阻r45、r47进行比例分压,再由c65滤波,送入精密运算放大器n6,放大后从1脚输出,经c63滤波后,送至第一微控制单元mcu的26号测量引脚,c64第一端接3.3v电源,第二端接gnd,用于n6供电侧滤波;

14、所述电流采集电路通过在供电路径中串联一个低阻值的精密采样电阻r46,通过采集r46两侧的低电压,送入运算放大器n7的同相和反相输入脚,r43、r44、r48、r49组成运算放大器的反馈网络,低电压经精密运算放大器n7及其反馈网络放大后,再经精密运算放大器n8电压跟随器保持后,输出至第一微控制单元mcu的22号测量引脚,c61和c62分别接入n7和n8的供电脚,用于芯片供电侧滤波;

15、所述can通信电路连接第一微控制单元mcu的57、58号的tx、rx引脚和飞行控制器的内部微控制单元mcu的tx、rx引脚接口,中间经过can收发芯片d3,c11接在d3的3号脚,用于芯片d3供电侧滤波,r12接在d3的5号和6号脚之间,是d3工作时必需的匹配电阻,一般为120欧,r11接在d3的8号脚。

16、所述电源芯片n2选用tps54560型电源芯片。

17、所述电源与电源管理模块之间设置单向稳压二极管和保险丝。

18、所述供电通道远离电源管理模块的一端串接了0欧电阻和“π型”lc滤波电路。

19、所述电源为12s4p锂电池组。

20、所述第一微控制单元mcu为stm32f405rgt7。

21、所述运算放大器n6型号为ad8606ar,n7、n8型号均为lm321mf。

22、本实用新型有益效果在于:

23、通过电源管理模块将电源的单一电压值转换为多个数值的电压值,并通过多通道输出,使得无人机只需携带一个电源模块即可满足整机对不同供电电压的需求,进而降低无人机的自重,减小无人机体积。并且通过电源管理模块可实时采集电源的供电电压和电流,并反馈给飞行控制器,用于判断电源的剩余电量及供电情况。

24、进一步的,电源与电源管理模块之间设置单向保护二极管,当电源向电源管理模块输入的电压大于预设值时引起单向保护二极管的暂时短路,有效保护电源管理模块。

25、进一步的,供电通道远离电源管理模块的一端串接了0欧电阻和lc滤波电路,由于0欧电阻电流承受能力比较弱,当用电设备端故障导致短路过流时,过流时0欧电阻率先熔断,从而将电路断开,防止更大事故的发生。开关电源的输出电压会带有纹波,π型lc滤波电路可以对伴有许多干扰纹波的直流电进行滤波,那么,交流干扰信号大部分将被电感阻止吸收变成磁感和热能,剩下的大部分被电容旁路到地,这就可以抑制干扰信号的作用,在输出端就获得比较纯净的直流电流,保证供电可靠性。



技术特征:

1.一种共轴无人机多输出电源管理系统,其特征在于,包括电源(1)、电源管理模块(2)和飞行控制器(3);

2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述电源管理单元(4)包括电源芯片n2、tvs瞬态二极管v4、电容c19、c20、c25、c26、c27、c28、c29、c30、c31、c33、c34、c55、c56,电阻r17、r18、r19、r20、r21、r22、r23、r24,电感l4,磁珠l6,二极管v7、v8,自恢复保险丝f1,它们之间的连接关系为:电源管理单元(4)上的接线端子xs2、xs3分别接电源(1)的正负极,之后输入端首先串联了保险丝f1,并联了tvs瞬态二极管v4作为前置保护电路;

3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述电源采集单元(5)包括电压采集电路、电流采集电路和can通信电路,所述电压采集电路包括电阻r45、r47,电容c63、c64、c65,精密运算放大器n6和第一微控制单元mcu,所述电流采集电路包括电阻r43、r44、r48、r49,电容c61、c62、运算放大器n7、n8,精密采样电阻r46和第一微控制单元mcu;所述can通信电路包括can收发芯片d3,电阻r11、r12,电容c11和第一微控制单元mcu;它们之间的连接关系如下:

4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述can通信电路连接第一微控制单元mcu的57、58号的tx、rx引脚和飞行控制器的内部微控制单元mcu的tx、rx引脚接口,中间经过can收发芯片d3,c11接在d3的3号脚,用于芯片d3供电侧滤波,r12接在d3的5号和6号脚之间,是d3工作时必需的匹配电阻,r11接在d3的8号脚。

5.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述电源芯片n2选用tps54560型电源芯片。

6.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述电源(1)与电源管理模块(2)之间设置单向稳压二极管和保险丝。

7.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述供电通道远离电源管理模块(2)的一端串接了0欧电阻和π型lc滤波电路。

8.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述电源(1)为12s4p锂电池组。

9.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述第一微控制单元mcu为stm32f405rgt7。

10.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述运算放大器n6型号为ad8606ar,n7、n8型号均为lm321mf。


技术总结
本技术提供了一种共轴无人机多输出电源管理系统,通过电源管理模块将电源的单一电压值转换为多个数值的电压值,并通过多通道输出,使得无人机只需携带一个电源模块即可满足整机对不同供电电压的需求,进而降低无人机的自重,减小无人机体积。并且通过电源管理模块可实时采集电源的供电电压和电流,并反馈给飞行控制器,用于判断电源的剩余电量及供电情况。

技术研发人员:甘欣辉,田建辉,李俊杰,万韬,王震波,黄郅航,朱建锋,沙伟,俞晏杰
受保护的技术使用者:江苏和正特种装备有限公司
技术研发日:20230706
技术公布日:2024/2/25
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