UAV电源管理系统电路设计攻略
加到LM2575 的反馈端, 稳定反馈电路。
当电池电压达到8.4V 后, LM3420($0.9940) 开始控制LM2575ADJ 的反馈脚。LM3420 使充电器转入到恒压充电过程, 电池两端电压稳定在8?? 4V.R6 、R7 和C3 组成补偿网络, 保证充电器在恒流/ 恒压状态下稳定工作。若输入电源电压中断, 二极管D2 和运放LM358 中的PNP 输入级反向偏置, 从而使电池和充电电路隔离, 保证电池不会通过充电电路放电。当充电转入恒压充电状态时, 二极管D3 反向偏置, 因此运放中不会产生灌电流。
电源欠压保护
电源欠压保护由锂电池的电池放电特性易知, 当电池处于3.5V 时, 此时电池电量即将用完, 应及时给电池充电, 否则电池电压将急剧下降直至电池损坏。于是设计了一套欠压保护电路如图5 所示, 利用电阻分压所得和由TL431($0.0625) 设计的基准电压比较, 将比较结果送人LM324($0.0900) 放大电路进而触发由三极管构成的开关系统, 从而控制负载回路的通阻。试验证明, 当系统电压达到临界危险电压7V 时, 系统的输出电流仅为4mA, 从而防止了系统锂电池过度放电现象的产生。
图5 欠压保护电路
由于锂离子电池能量密度高, 因此难以确保电池的安全性。在过度充电状态下, 电池温度上升后能量将过剩, 于是电解液分解而产生气体, 因内压上升而发生自燃或破裂的危险;反之, 在过度放电状态下, 电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化, 从而降低可充电次数。该充电电路和本管理系统能有效的防治锂电池的过充和过用, 从而确保了电池的安全, 提高锂电池的使用寿命。
本文设计了一套UAV 电源管理系统, 该系统具有自动控制充放电管理, 实时监测电池电压等功能。该系统已经经过调试和试验验证了其可行性, 但是为了保证飞机安全, 还要做更多的试验以保证无人机自主飞行的安全和稳定。除此之外, 高低频滤波, 电池电量预测等也是重要的方向, 需要深入的研究。现今, 锂电池的使用范围越来越广, 其价格也相对适中,如果掌握先进的科学的使用方法, 让锂电池发挥应有的最大效用, 将会节省大量的资源和财富。
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