采用DC-DC模块的无人机电源解决方案

级侧储能电路谐振谐振频率的固定频率下工作。初级侧的开关FET被锁定在初级的自然谐振频率，在零交叉点来开关，从而消除了开关中的功耗，提高了效率并大大减少了高阶噪声谐波的产生。初级的谐振回路是纯正弦波（图7所示），从而可降低谐波含量，提供了更干净的输出噪声频谱。由于SAC的高工作频率，可使用较小的变压器来提高功率密度和效率。

　　6 ZVS升压-降压拓扑结构

　　PRM®（前置稳压器模块）采用一个专利升压-降压稳压器控制架构，以提供高效率升压/降压稳压。

　　PRM在固定开关频率下工作，通常在1 MHz（最大1.5 MHz），它还具有提高输出功率的并联能力。ZVS升压-降压开关顺序是相同的，无论它是降压还是升压。

　　如图8所示，ZVS升压-降压拓扑结构有四个级。

　　（1）Q1和Q4导通为变压器储存能量，然后是ZVS过渡的Q3导通。

　　（2）Q1和Q3导通为从输入到输出提供路径，然后是ZVS过渡的Q2导通。

　　（3） Q2和Q3对续流级导通，然后是ZVS过渡的Q4导通。

　　（4）在箝位阶段Q2和Q4导通，然后是ZVS过渡的Q1导通。

　　完成4级之后，就是一个循环。

　　7 28V/270V输入源到多路输出DC-DC转换

　　由于有效载荷，如航空、数据链路、雷达、飞行控制系统都需要一个15V、12V、5V、3.3V的电压范围，需要下游DC-DC转换器或niPoL提供所需电压作为有效载荷的多路输出，如图9所示。

　　除了整流器，还有非稳压和非隔离的270VDC，这个MIL-COTS DCM DC-DC转换器和Picor ZVS降压稳压器可提供经隔离和稳压的多路输出。

　　在第一级，MDCM DC-DC将一个非稳压输入（28V或270V）转换为一个经隔离和稳压的28V，然后通过下游非隔离式ZVS稳压器转换为多路输出。

　　在后一级，Coop Power ZVS降压稳压器将28V转换为负载所需的电压。

　　DCM是一个隔离和稳压的DC-DC转换器。ZVS降压稳压器是一个稳压和非隔离的DC-DC转换器，如图10所示。

　　在上一段已经提到，为了有更高的效率，不会重复隔离和稳压。

　　虽然稳压是由DCM和ZVS降压稳压器重复进行的，由于ZVS降压稳压器的高效率，从高电压到所需电压的整体效率可以达到高于90%。

　　8 ChiP——转换器级封装

　　DCM DC-DC转换器通过突破性封装技术——转换器级封装（ChiP）技术进行封装。

　　为了实现更高的功率效率、密度和设计灵活性，需要功率元件封装技术的持续改进，因此，ChiP的推出优化了电气和热性能。

　　ChiP产品的设计在PCB两面都有功率元件，可减少由于寄生的损耗，通过整个封装均匀彻底地散热，并利用了顶部和底部表面散热。

　　ChiP产品封装在热增强型模压化合物中，降低了温差，为便于使用热管理配件，提供了平整的模块顶部和底部表面，如散热器、冷板、热管等。

　　9 ZVS降压拓扑结构

　　如图11所示，除了一个连接在输出电感器两端的附加箝位开关，ZVS降压拓扑结构与传统降压转换器相同。增加的箝位开关允许将能量存储在输出电感器中，用来实现零电压开关。

　　图12显示了ZVS降压拓扑结构的时序图，它主要由三个状态组成，如下所示。

　　9.1 Q1导通阶段

　　假设Q1在谐振过渡后的近零电压开启。当D-S电压几乎为0时，Q1在零电流开启。MOSFET和输出电感器中的电流斜升，准时达到由Q1决定的峰值电流。在Q1导通阶段，能量存储在输出中，并为输出电容器充电。在Q1导通阶段，Q1中的功耗是由MOSFET导通电阻决定的;开关损耗可以忽略不计。

　　9.2 Q2导通阶段

　　Q1迅速关闭，接着是一个很短时间的体二极管导通，这增加了可以忽略不计的功耗。接下来，Q2开启，存储在输出电感器中的能量被传送到负载和输出电容器。当电感器电流达到0时，同步MOSFET保持足够长的时间，在输出电感器中存储一些来自输出电容器的能量。电感器电流为负值。

　　9.3 箝位阶段

　　一旦控制器已确定有足够的能量存储在电感器中，同步MOSFET关闭，箝位开关开启，箝位Vs节点至输出电压。箝位开关隔离输出电感器电流与输出，同时以几乎无损的方式用电流来循环存储的能量。在箝位阶段，由输出电容器提供的输出在该阶段持续很短时间。

　　当箝位阶段结束时，箝位开关被打开。输出电感器中储存的能量与Q1和Q2输出电容产生谐振，导致Vs节点对输入电压振铃。

　　这个振铃对Q1的输出电容放电，减少了Q1的米勒电荷，并为Q2的输出电容充电。当Vs节点几乎等于输入电压时，这允许以无损方式方式开启Q1。

　　10 无人机数据链的电源解决方案

如图14所示，对于无人机数据链解决方案，Picor滤波模块（MPQI-18）和DC-DC模块（Cool-Power PI31xx）可用来提供针对12V和