體積小、重量輕、功率密度高（SWaP）能夠讓無人機帶著更多的有效載荷，飛翔和續航時刻更長，并完結更多的使命。

更高的功率能夠盡可能運用動力功率，最大極限地進步續航時刻和飛翔時刻，也使熱辦理盡可能簡單，因為即使是更少的功率損耗都會傳遞熱量。

高度靈活性和低復雜功能夠使電源體系規劃愈加簡單，并讓無人機規劃人員專心于無人機規劃的別的有些，而不是花太多時刻在電源體系規劃；它縮短了規劃時刻，并使規劃變得不那么復雜。

為了運用以上說到的優勢，Vicor模塊電源解決方案能夠用最全部商品組合的高功率、高密度、配電架構，為功能要害的無人機運用供給完整的電源解決方案。

無人機的品種：
無人機能夠從遠程方位進行操控，或依據預先裝備來主動運轉。無人機有很多運用，從取保候審（recognizance）到消防，都能夠由不一樣類別的無人機完結。

無人機的電源：
依據子體系的負載請求，無人機有幾種可供挑選的電源。
鋰離子電池是一種常用的電源，因為體積小和本錢較低，是100瓦和運轉數天的無人機的抱負挑選。

為了有更高的能量密度和功率密度，還能夠挑選別的代替電源，包含太陽能電池體系、燃氣輪機、柴油發電機等。

無人機的典型電源鏈：

圖1（UAV電源鏈）

在典型無人機電源鏈中，有一個依據渦輪的發電機供給3相ac電源，經過整流器變換為270V dc，然后經過阻隔式DC-DC變換器變換為48V dc或28V dc。

體系和數據鏈路，其間每一個都需求一個3.3V、5V和12V等的電壓規模。因而，下流DC-DC變換器或niPoL（非阻隔式負載點）需求為負載供給28V或48V dc母線所需的電壓。

為了完結高功率，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。由配電導致的功率損耗依據I2R（R為線電阻），因為較高的電壓能夠最大極限地下降損耗，然后下降了電流；尤其是大型無人機，還有很長的配電長度。

在安全方面，在高電壓DC母線（270V）和低電壓DC母線之間需求進行阻隔，當低于60V的電壓與高電壓阻隔開時，就契合了SELV（安全特低電壓）請求。

依據圖1所示的電源鏈，有兩級DC-DC變換，因為穩壓鄙人一級完結，其間榜首級需求阻隔和非穩壓的DC-DC變換器，而因為阻隔在上游完結，第二級需求穩壓和非阻隔的DC-DC變換器。為了取得更高功率和更低本錢的解決方案，阻隔和穩壓沒有在DC-DC變換器的每個級重復。

270V至28V DC-DC變換：

圖2

除了整流器，還有非阻隔和非穩壓的270V dc，經過MIL-COTS BCM（母線變換器模塊）和MIL-COTS PRM（前置穩壓器模塊）變換到負載用的一個經阻隔和穩壓的電壓，如28V。

GaAs發射器：
270V至28V電源鏈的運用之一是GaAs發射器，如圖3所示。

圖3（GaAs發射器電源鏈）

有效載荷、GaAs發射器都需求超越200瓦的功率。為了滿意電力需求，需求將BCM模塊和PRM模塊并聯至電源陣列，以進步輸出功率。下面一段談談怎么并聯具有均流能力的BCM和PRM。

BCM和PRM模塊能夠裝備超越1千瓦的電源陣列。
表1扼要說明晰BCM和PRM的規范，以便能夠協助了解它們在270V至28V變換的電源鏈中扮演了啥人物。

BCM模塊是一個阻隔和非穩壓的DC-DC變換器模塊，可經過一個固定比、K系數為SELV輸出供給高輸入電壓。對于這個特定器材（MBCM270x450M270A00），K系數為1/6，因而輸出電壓一直為輸入電壓的1/6，270V輸入有45V輸出。

PRM模塊是一個為負載供給穩壓的穩壓和非阻隔的DC-DC變換器模塊。因為PRM輸出電壓能夠調整，對于GaAs發射器它能夠調低至28V。

圖4（GaAs發射器解決方案的功率）
BCM是一個阻隔和非穩壓的DC-DC變換器。
PRM是一個穩壓和非阻隔的DC-DC變換器。

在上一段現已說到，阻隔和穩壓并沒有由DC-DC變換的每個級，或電源鏈中的詳細DC-DC變換器進行重復，為的是取得更高的功率。

因而，經過運用BCM和PRM模塊，270V至28V DC-DC變換的全體功率到達了93.12%。
并聯BCM和PRM的技能：
     
圖5a（并聯BCM）

圖5b（并聯BCM）

在并聯BCM模塊的一同，經過阻抗匹配而不是并聯信號完結均流，很簡單銜接每個BCM模塊的輸入和輸出，如圖5a和5b所示。并聯BCM應思考以下幾點。

1. 經過對稱規劃完結輸入和輸出互連阻抗匹配，如圖5b所示。

2） 均勻冷卻使詳細BCM模塊溫度互相挨近。

3） 每個BCM模塊的啟用/禁用信號（PC引腳）都需求在同一時刻銜接來發動每個模塊。

圖6（并聯PRM）

為了并聯PRM模塊（圖6），需求運用并聯信號（PR引腳）來完結各個模塊的均流，一同，詳細模塊的啟用/禁用信號（PC引腳）需求銜接來一同發動一切模塊。如圖6所示，一個PRM模塊可設置為一個電源陣列中的“主”，以驅動別的擔任反饋和穩壓的“從”PRM模塊。

正弦振幅變換器（Sine Amplitude ConverterTM ，SACTM）拓撲構造：
母線變換器模塊（BCM）選用SAC拓撲構造，然后完結了杰出的功率和功率密度。

圖7（SACTM 變換器）

SAC拓撲構造是BCM模塊核心中的一個動態、高功能引擎。
SAC是依據變壓器的串聯諧振拓撲構造，它在等于初級側儲能電路諧振諧振頻率的固定頻率下作業。初級側的開關FET被鎖定在初級的天然諧振頻率，在零穿插點來開關，然后消除了開關中的功耗，進步了功率并大大削減了高階噪聲諧波的發生。初級的諧振回路是純正弦波（圖7所示），然后可下降諧波含量，供給了更潔凈的輸出噪聲頻譜。因為SAC的高作業頻率，可運用較小的變壓器來進步功率密度和功率。

ZVS升壓-降壓拓撲構造：
PRM（前置穩壓器模塊）選用一個專利升壓-降壓穩壓器操控架構，以供給高功率升壓/降壓穩壓。
      
圖8（ZVS升壓-降壓）

PRM在固定開關頻率下作業，通常在1 MHz（最大1.5 MHz），它還具有進步輸出功率的并聯能力。ZVS升壓-降壓開關順序是一樣的，不管它是降壓還是升壓。

ZVS升壓-降壓拓撲構造有四個級。
- Q1和Q4導通為變壓器貯存能量，然后是ZVS過渡的Q3導通
- Q1和Q3導通為從輸入到輸出供給路徑，然后是ZVS過渡的Q2導通
- Q2和Q3對續流級導通，然后是ZVS過渡的Q4導通
- 在箝位期間Q2和Q4導通，然后是ZVS過渡的Q1導通

完結4級以后，就是一個循環。

28V / 270V輸入源到多路輸出DC-DC變換：

圖9（270V / 28V到多路輸出）

因為有效載荷，如航空、數據鏈路、雷達、飛翔操控體系都需求一個15V、12V、5V、3.3V的電壓規模，需求下流DC-DC變換器或niPoL供給所需電壓作為有效載荷的多路輸出。

除了整流器，還有非穩壓和非阻隔的270Vdc，這個MIL-COTS DCM DC-DC變換器和Picor ZVS降壓穩壓器可供給經阻隔和穩壓的多路輸出。

在榜首級，MDCM DC-DC將一個非穩壓輸入（28V或270V）變換為一個經阻隔和穩壓的28V，然后經過下流非阻隔式ZVS穩壓器變換為多路輸出。

在后一級，Coop Power ZVS降壓穩壓器將28V變換為負載所需的電壓。

表2扼要說明晰DCM和Picor ZVS降壓穩壓器的規范，所以，它能夠協助了解它們在270V / 28V的電源鏈作業時對多路輸出變換的效果。

表2
      
圖10（多路輸出解決方案的功率）

DCM是一個阻隔和穩壓的DC-DC變換器。

ZVS降壓穩壓器是一個穩壓和非阻隔的DC-DC變換器。
在上一段現已說到，為了有更高的功率，不會重復阻隔和穩壓。

盡管穩壓是由DCM和ZVS降壓穩壓器重復進行的，因為ZVS降壓穩壓器的高功率，從高電壓到所需電壓的全體功率能夠到達高于90%。
ChiP——變換器級封裝：
     
圖11（ChiP等效電路熱模型）

DCM DC-DC變換器經過突破性封裝技能——變換器級封裝（ChiP）技能進行封裝。

為了完結更高的功率功率、密度和規劃靈活性，需求功率元件封裝技能的繼續改進，因而，ChiP的推出優化了電氣和熱功能。

ChiP商品的規劃在PCB雙面都有功率元件，可削減因為寄生的損耗，經過整個封裝均勻徹底地散熱，并運用了頂部和底部外表散熱。

ChiP商品封裝在熱增強型模壓化合物中，下降了溫差，為便于運用熱辦理配件，供給了平坦的模塊頂部和底部外表，如散熱器、冷板、熱管等。

ZVS降壓拓撲構造：
如圖11所示，除了一個銜接在輸出電感器兩頭的附加箝位開關，ZVS降壓拓撲構造與傳統降壓變換器一樣。添加的箝位開關答應將能量存儲在輸出電感器中，用來完結零電壓開關。
     
圖12（ZVS降壓拓撲構造）

圖12顯現了ZVS降壓拓撲構造的時序圖，它主要由三個狀況構成，如下所示。

- Q1導通期間
o 假定Q1在諧振過渡后的近零電壓敞開。當D-S電壓簡直為零時，Q1在零電流敞開。MOSFET和輸出電感器中的電流斜升，準時到達由Q1決議的峰值電流。在Q1導通期間，能量存儲在輸出中，并為輸出電容器充電。在Q1導通期間，Q1中的功耗是由MOSFET導通電阻決議的；開關損耗能夠忽略不計。

- Q2導通期間
o Q1敏捷封閉，接著是一個很短時刻的體二極管導通，這添加了能夠忽略不計的功耗。接下來，Q2敞開，存儲在輸出電感器中的能量被傳送到負載和輸出電容器。當電感器電流到達零時，同步MOSFET堅持滿意長的時刻，在輸出電感器中存儲一些來自輸出電容器的能量。電感器電流為負值。

- 箝位期間
一旦操控器已確定有滿意的能量存儲在電感器中，同步MOSFET封閉，箝位開關敞開，箝位Vs節點至輸出電壓。箝位開關阻隔輸出電感器電流與輸出，一同以簡直無損的方法用電流來循環存儲的能量。在箝位期間，由輸出電容器供給的輸出在該期間繼續很短時刻。
當箝位期間結束時，箝位開關被翻開。輸出電感器中貯存的能量與Q1和Q2輸出電容發生諧振，導致Vs節點對輸入電壓振鈴。
這個振鈴對Q1的輸出電容放電，削減了Q1的米勒電荷，并為Q2的輸出電容充電。當Vs節點簡直等于輸入電壓時，這答應以無損方法方法敞開Q1。

      
圖13（ZVS降壓時序圖）

無人機的軍用規范
在一些無人機運用中，需求滿意MIL-STD-461 MIL-STD-704/1275等軍用規范，分別代表EMI和瞬態。

Vicor還供給濾波模塊，以及兼容Vicor DC-DC變換器來滿意規范請求。

表3顯現了Vicor濾波模塊選項，它能夠契合特定軍用規范，一同兼容一同運用的Vicor DC-DC模塊。
       
表3

無人機數據鏈的電源解決方案：
    
圖13（無人機數據鏈解決方案）

對于無人機數據鏈解決方案，Picor濾波模塊（MPQI-18）和DC-DC模塊（Cool-Power PI31xx）可用來供給對于12V和15V的50W（一共100W），以契合MIL-STD-461E EMI請求。

MQPI-18是一個選用LGA封裝（25×25×4.5mm，2.4G）的濾波模塊，用來滿意MIL-STD-461E的EMI請求。

MIL級Cool-Power DC-DC變換器選用PSiP（22×16.5×6.7mm，7.8g）封裝，用來為所需電壓供給寬規模輸入（16-50V）。

選用Picor濾波模塊和DC-DC變換器模塊的解決方案能夠兼容MIL-STD461E，而不是大尺度的被迫元件，可完結無人機數據鏈及別的設備的高密度電源解決方案。

定論：
運用Vicor模塊化電源解決方案，能夠使無人機電源體系規劃具有體積小、重量輕和高密度的特色，帶著更多有效載荷和執行更多使命。

一同，Vicor將供給立異、高功能和杰出質量的電源元件/解決方案，為客戶供給競賽優勢。