Твой первый квадрокоптер: теория и практика

Источник бортового питания

От качества источника бортового питания (ВЕС, Battery Elimination Circuit) напрямую зависит безопасность полетов, поскольку проблемы с источником могут стать причиной непонятных эпизодических сбоев в работе бортовой электроники, вплоть до внезапной перезагрузки полетного контроллера в воздухе. Поэтому источники бортового питания заслуживают отдельного развернутого обсуждения.

Некоторые дополнительные электронные модули, такие как видеокамера, видеопередатчик или передатчик сигнала телеметрии, могут питаться от напряжения +12 В и допускают прямое подключение к литий-полимерной батарее с напряжением 3S.

В большинстве случаев для питания бортового оборудования коптера (полетный контроллер, радиоприемник, навигация и т. д.) требуется напряжение +5 В. Это исторически сложившееся напряжение питания еще с тех времен, когда стандартная цифровая электроника широкого применения была пятивольтовой.

Многие современные интегральные компоненты работают при напряжении питания 3,3 В. В этом случае на плате устройства, как правило, присутствует дополнительная микросхема интегрального стабилизатора, преобразующего 5 В в 3,3 В.

Внимание!

Надо быть особенно аккуратным и внимательным при использовании в своих разработках миниатюрных модулей GPS, Bluetooth или мини-видеокамер. Зачастую эти модули не содержат встроенный источник 3,3 В и должны быть смонтированы на материнской плате, где такой источник установлен. Подача напряжения 5 В почти наверняка выведет низковольтный модуль из строя. И наоборот, при питании пятивольтового модуля от источника 3,3 В он будет либо работать очень нестабильно, либо не будет работать вовсе. Причем иногда модули выпускаются в двух вариантах питания, а недобросовестные китайские продавцы не обращают на это внимание. Поэтому перед первым подключением питания тщательно убедитесь в том, на какое рабочее напряжение рассчитан модуль. Допускается напрямую питать 3,3-вольтовые устройства от одноячеечной литий-полимерной батареи с рабочим напряжением 3,60-3,72 В.

Источники бортового питания представляют собой стабилизатор напряжения и бывают двух видов: последовательные линейные и импульсные.

Последовательный линейный стабилизатор

Последовательный линейный стабилизатор включается в разрыв питающей цепи (рис. 2.28).

Рис. 2.28.Схема включения линейного стабилизатора

Падение напряжения происходит за счет внутреннего омического сопротивления стабилизатора, поэтому значительная часть драгоценной электрической энергии батареи превращается в тепло и рассеивается в окружающем пространстве. По сути, линейный стабилизатор представляет собой управляемое сопротивление с обратной связью, реагирующее на колебания напряжения на входе и нагрузке. В соответствии с формулой WR = URI, чем больше падение напряжения на сопротивлении и ток в цепи нагрузки, тем больше тепла выделяется на сопротивлении. Очевидно, что при питании пятивольтовой нагрузки от батареи напряжением 12 В на регуляторе падает 7 В, т. е. больше половины. Соответственно, больше половины потребляемой энергии будет напрасно рассеиваться на стабилизаторе в виде тепла. В этом и состоит главный недостаток линейных стабилизаторов — низкий КПД.