無飛行時間限制的係留無人機

係留無人機技術的發展爲邊境巡邏、直播活動、臨時通信塔以及低空衛星監控等帶來了新的機遇。大量更多應用正在發展，需要無限的飛行時間和可靠性，必要時，可在飛行範圍內靈活地分離系線。

係留無人機和無人機 (UAV) 技術是正在高速增長的市場的重要組成部分。據市場分析公司 Technavio 預估，未來幾年的年複合增長率將超過 70%。增長動力包括通訊與安全，無人機可迅速部署在這些領域，建立穩固的渠道並覆蓋廣泛的地區。

Flyfocus 是一家專業設計製造地面連接無人機的公司。電力電子領域的最新發展使得該公司優化了其最新係留無人機系統，不僅提高了有效載荷和安全性，而且還延長了其飛行時間。係留無人機具有快速資料傳輸、電池可持續充電、控制性更強以及安全性最高等特殊特性。Flyfocus 的全新 CableGuard 可以在系線模式下升至 70 米的高度。

係留無人機面臨的一項主要挑戰是系線電纜的物理設計。它不僅要將電源提供給旋翼驅動電機、控制電子設計和機載電池，同時還要有足夠的強度，以確保無人機的安全，並且重量足夠輕，以避免在系線分離進行自由飛行時出現的安全隱患。此外，輕量級線纜還可減少無人機的負載，提高效率並延長飛行時間。

爲什麼選擇係留無人機？

係留無人機的出現始於 2016 年，當時主要用於軍事系統。係留無人機是一種用系線連接地面的無人機。它由地面上的基站和無人機組成，無人機通過系線（線纜）與基站相連。無人機可通過遠程操作，執行特定任務。儘管繫留無人機大多數集中在空中觀察和電信領域，但它們也可用於各種其它應用。特別是，由於系線連接的可靠性，係留無人機非常適合數據捕獲與遙測。

從係留無人機開始，然後沿着線纜向後，任何人在任何時候都可以知道誰是無人機的主人。從表面上看，這似乎對於安全性來說不那麼重要，但系線本身的形象，加上主人的確定性，可以讓附近的人放心。不管怎樣，連接線纜對於無人機所有者而言也有優勢：如果飛行系統突然出現故障，係留無人機也會保持安全。

電源管理

係留無人機的一個主要挑戰是涉及轉子驅動電機及控制電子器件的電源管理。通過長線纜傳輸電源，會產生必須補償的傳輸損耗。線纜（傳輸線）的目的是讓無人機保持在預定的高度上，並確保電源和資料的傳輸。粗細和長短的限制也與應用有關。每條傳輸線都可視爲由無限長度的無限單元組成。

更輕系線和更節省空間的更輕電源電子產品的完美組合，將使無人機具有無限的飛行時間。

固定比率母線轉換器模組

合理設計的供電網路可調和兩種完全相反的要求：一種是爲了安全使用更細、更輕的線纜；另一種是爲了傳輸電源使用更粗、更重的線纜。架構一款通過線纜傳輸高壓（如 800V_DC）電源的 PDN，可顯著降低傳輸損耗，這不僅可以使用更細的線纜，而且還可以使用更長的線纜，提高無人機效能。無人機上 Vicor 的高密度電源模組可將高電壓轉換爲無人機電機和電子產品使用的較低電壓。Vicor 模組重量輕，體積小，可節省有效載荷空間，增強無人機功能。

Flyfocus 使用 Vicor BCM® 模組，通常提供 98% 的效率，能夠通過 400V_DC 輸入電壓在 48V 時提供 1750W 的功率。BCM 採用 ChiP™ 或 Vicor 集成型適配器 (VIA™) 封裝提供，不僅可簡化散熱，而且還可提供集成 PMBus® 控制、EMI 濾波和瞬態保護功能。這些轉換器是固定比率器件，也稱母線轉換器，沒有整合輸出穩壓，因此可確保高效率。這些類型的轉換器適合雙向電源轉換。

Vicor BMC 系列採用正弦振幅轉換器 (SAC™) 拓撲提供極高的轉換效率。當大多數 DC-DC 轉換器拓撲採用 PWM 技術來控制二級功率輸出時，SAC 可提供一種簡潔的方法，應對限制 PWM 頻率的開關損耗挑戰。SAC 的目標是減少雜訊諧波的生成，通過使用更輕、更小的組件來提高效率。低 EMI 可減少使用濾波組件，這種轉換器使用 MHz 量級的方波信號，該頻率比經典 PWM 高很多，而且有與輸出負載匹配的振幅。

Flyfocus 發言人強調了電源管理配置對於項目成功的重要性。圖 2 是我們使用 Vicor BCM6123 的配置，可爲無人機內部電子器件提供來自400V_DC 的隔離和 48V_DC 母線電源。Flyfocus 通過使用這項技術，能夠將電源轉換器總體重量降至 200 克以下。

係留無人機技術的發展勢頭越來越強，因爲電源配置不僅可以提供高效率，重量也很輕，使得無人機設計人員可最大限度提高有效載荷容量並減少系線阻力。