圖 3:LT8640 Silent Switcher 穩壓器
電源系統
本文之前已經強調過,一些 IC 級電源技術進步支持了 UAV 及傳感器有效載荷的持續變化,不過,機載動力源的選擇也是影響總體性能的核心因素。隨著人們日益專注于開發成本更低、尺寸更小、重量更輕的 UAV,內燃型動力源的吸引力下降了,燃料電池技術成為可能的選擇,尤其是對續航時間長、平均功率需求低的任務而言。
美洲獅 (Puma) 系列小型 UAV 正在試驗的一種燃料電池將飛行時間從 150 分鐘 (使用 LiSO2 電池時) 延長到將近 5 小時,整個燃料電池系統重約 2 千克,功率與重量之比約為 1kW/千克。
圖 4:UAV 動力源的功率與重量之比
Power-to-Weight Ratio:功率與重量之比
Solar PV:太陽能光伏電池
Lithium-Ion Battery Types:鋰離子型電池
Fuel Cells:燃料電池
Piston/Radial Engines:活塞 / 徑向引擎
Turbofan/Turboprop Engines:渦扇 / 渦槳發動機
燃料電池的位置在電池和內燃機解決方案之間,具備環保優勢,但確實面臨一些燃料處理和存儲問題,不過通過在可更換燃料盒中存儲顆粒狀氫,可以克服這類問題。
小型 UAV 和 NUAV 最有可能繼續使用鋰離子電池,視配置不同而不同,用單節電池就能使 NUAV 飛行大約 30 分鐘。較長續航時間和較大型的型號將需要多節電池設計,這類設計可受益于用 LTC3300 等 IC 實現的電池容量平衡技術,這種技術可最大限度延長系統運行時間。飛行高度很高、充當偽衛星的 UAV,例如谷歌以及其他公司正在開發、將來擬用于提供互聯網服務的 UAV,也可以用太陽能動力取代電池。這類系統需要在因輻射作用增強可能導致單粒子翻轉的環境中保持可靠運行,因此復雜性會提高,而且也許需要專門規定所使用 IC 的特性,并對這些 IC 進行專門測試。
結論
現在,無人操作系統在武裝部隊中起著不可或缺的作用,軍方提供的大量資金促進了這類系統的快速開發,開發焦點尤其集中在較小型、價格較低的 UAV 系統上。
隨著傳感器有效載荷和 UAV 平臺電子系統變得越來越復雜,電源鏈和機載動力源的效率對于提供足夠高的運行性能變得至關重要了,新型 IC 電源解決方案正在幫助實現 SWaP 目標。
飛行高度很高的 UAV 和續航時間非常長的任務正在推進對太陽能、燃料電池等新型電源的需求,而使用新型電源又意味著需要新型 IC。