25% отказов дронов происходит из-за MOSFET-транзисторов? Решения Winwind Electronics на основе MOSFET-транзисторов обеспечивают безопасность полетов. 

I. MOSFET-транзисторы повсеместно используются в трех основных сценариях применения беспилотных летательных аппаратов.

В качестве примера рассмотрим многороторные дроны, занимающие более 80% рынка, где МОП-транзисторы в основном используются в трех ключевых системах: управление двигателем, управление питанием и защита батареи.

1.Электродвигатель: «главный выключатель» питания в полете.

В бесщеточных двигателях дронов для получения выходной мощности используется трехфазная полномостовая инверторная схема. За каждым оборотом бесщеточного двигателя стоит высокочастотное переключение MOSFET-транзисторов.

Выдерживание сильных скачков тока: Во время взлета, при большой нагрузке и наборе высоты пиковый ток одного двигателя может достигать 30–50 А, и MOSFET должен выдерживать непрерывные сильные токи и переходные скачки.

Реагирование на высокочастотные ШИМ-сигналы: микроконтроллер полетного контроллера выдает сигнал регулирования скорости в диапазоне 20–50 кГц, что требует от MOSFET высокой скорости, точности и отсутствия пропусков шагов.

Высокая надежность и виброустойчивость: частота вибрации в полете достигает 50–200 Гц, что предъявляет чрезвычайно высокие требования к прочности корпуса MOSFET и стабильности управления затвором.

2.Управление питанием: ключ к увеличению срока службы батареи.

Дрон питается от высоковольтного литий-ионного аккумуляторного блока (6S-12S). Управление полетом, передача изображений, GPS и подвес используют MOSFET-транзисторы для преобразования постоянного напряжения.

Понижающий DC-DC преобразователь: напряжение литиевой батареи (6S) снижается с 22,2 В до 5 В / 3,3 В. MOSFET используется в качестве синхронного выпрямителя, требующего низкого сопротивления RDS(on) и высокочастотного переключения.

Преобразователь постоянного тока в постоянный: Промышленные дроны повышают напряжение с 12 В до 24 В, и MOSFET, как основной ключ, должен выдерживать пиковое напряжение более 40 В.

Низкое статическое энергопотребление: в режиме ожидания/зависания MOSFET включается небольшим током для снижения потерь — при снижении энергопотребления на каждые 0,1 Вт время работы от батареи увеличивается примерно на 8 минут.

3.Защита аккумулятора: «последняя линия обороны» для обеспечения безопасности полетов.

В литиевых батареях дронов высоки риски короткого замыкания, перегрузки по току, чрезмерного разряда и перегрева. MOSFET-транзисторы в сочетании с микросхемами управления литиевыми батареями (BMS) обеспечивают многоуровневую защиту.

Защита от перегрузки по току: при заклинивании пропеллера ток внезапно возрастает до 60-80 А. MOSFET необходимо быстро выключить в течение 10 мс, чтобы предотвратить возгорание батареи.

Защита от переразряда: выходное напряжение автоматически отключается, когда напряжение батареи падает до порогового значения, чтобы предотвратить повреждение элемента батареи из-за истощения.

Защита от перегрева: когда температура высокотемпературной полетной батареи превышает 60 °C, MOSFET интеллектуально ограничивает ток разряда.

II. Почему МОП-транзисторы играют ключевую роль в характеристиках дронов?

1.Низкое сопротивление в открытом состоянии (RDS(on))

Меньшее выделение тепла, более длительный срок службы батареи и контролируемое повышение температуры.

2.Характеристики переключения на высоких частотах

Более быстрая реакция, более стабильное зависание и более высокая помехоустойчивость.

3.Высокое сопротивление напряжению и надежная защита от перенапряжения.

Он способен выдерживать мгновенные скачки тока, в несколько раз превышающие скачки при запуске двигателя, и поддерживает прямое питание от высоковольтных аккумуляторных батарей.

4.Миниатюризация и высокая удельная мощность

Он адаптируется к компактным печатным платам, снижает общий вес, улучшает соотношение мощности к весу и заменяет традиционные реле/IGBT-транзисторы.