市場上的無人機數(shù)量不斷增加。美國聯(lián)邦航空管理局預(yù)計航空成像和數(shù)據(jù)收集產(chǎn)品將持續(xù)強勁增長，包括緊急救援行動。

所有無人機都會出現(xiàn)故障，從而導(dǎo)致各種問題。在充電過程中著火和在飛行途中出現(xiàn)故障的電池代表了一系列電氣問題，證明選擇強大的電氣保護是合理的。用于實施電池安全系統(tǒng)以及靜電放電 (ESD) 保護的工具和技術(shù)越來越多。

圖 1展示了一個通用的無人機設(shè)計，突出了無人機制造商在為其產(chǎn)品的各種電氣子系統(tǒng)設(shè)計電路保護時必須考慮的一些領(lǐng)域，以及為每個應(yīng)用設(shè)計的一些最常見的電路保護組件。

圖 1 需要電路保護的無人機子系統(tǒng)。

保護電池和充電電路

顯然，無人機需要機載電池為其運行供電。鋰聚合物 (LiPo) 電池是無人機最常用的電池類型之一，因為它們具有與其尺寸和重量相關(guān)的高能量密度優(yōu)勢，每個電池的電壓更高，因此它們可以為無人機的機載系統(tǒng)供電與其他可充電電池相比，電池數(shù)量更少。它們的放電速度也比其他類型慢，因此在不使用時可以保持更長時間的充電。但是，如果不充電或使用不當(dāng)，它們將無法長時間提供最佳性能，甚至?xí)_始冒煙和起火。

過度放電和過度充電是兩個外部產(chǎn)生的事件，可能會導(dǎo)致鋰離子電池出現(xiàn)問題。在過放電過程中，如果電池電壓下降到低于大約 1.5V，陽極會產(chǎn)生氣體。當(dāng)電壓降至 1V 以下時，集電器中的銅會溶解，導(dǎo)致電池內(nèi)部短路。因此需要欠壓保護，由電池保護IC提供。當(dāng)電池電壓達(dá)到大約 4.6V 時，過度充電會在陰極產(chǎn)生氣體和熱量積聚。盡管圓柱形電池具有內(nèi)部壓力保護、激活的 CID（電流中斷裝置）和內(nèi)部 PTC（加熱時電阻增加的正溫度系數(shù)盤），但 LiPo 電池沒有內(nèi)部 CID 和 PTC。外部過壓、過氣、

多種電路保護選項可幫助保護無人機電池免受過流和過熱情況的影響，包括具有熱激活 (MHP-TA) 器件的金屬混合 PPTC、PolySwitch PPTC 器件、低電阻 SMD PPTC 器件和表面-安裝保險絲。MHP-TA 設(shè)備結(jié)合了低熱截止溫度、高保持電流額定值和緊湊尺寸的優(yōu)點，這對于保護鋰聚合物電池非常寶貴。最新的 MHP-TA 設(shè)備提供 9VDC 額定值和比典型電池?zé)?a target="_blank">熔斷器 (TCO) 設(shè)備更高的額定電流。它們能夠處理高容量 LiPo 電池中常見的電壓和電池充電率。

對于其他電池化學(xué)成分，例如鋰離子 (Li-Ion)、鎳金屬氫化物 (NiMH) 或鎳鎘 (NiCd)，PolySwitch PPTC 可復(fù)位器件可能提供更好的解決方案。它們不僅與大批量電子組裝兼容，而且它們的 UL、CSA 和 TüV 機構(gòu)認(rèn)可使設(shè)計人員更容易滿足監(jiān)管要求。它們的低電阻有助于延長電池工作時間，并增強對熱事件的過溫保護。

小尺寸、低高度的 POLYFUSE LoRho 表面貼裝自恢復(fù) PPTC 非常適合用于鋰離子和鋰聚合物電池組的保護電路模塊，提供快速的過流和過溫保護以及超低的內(nèi)阻、電壓降和功耗。通過自動復(fù)位，它們提供了一種替代一次性保險絲的低維護替代品，用于過電流保護。因為它們被封裝成表面貼裝在印刷電路板上，所以它們可以安裝在電路板上的電子保護模塊內(nèi)，從而簡化了組裝過程。

雖然保險絲和PTC都是過流保護裝置，但PTC是自動復(fù)位的；傳統(tǒng)的保險絲在跳閘后需要更換。保險絲將完全停止電流的流動（這在關(guān)鍵應(yīng)用中可能是可取的），但在大多數(shù)類似的過流事件之后，PTC 會繼續(xù)使設(shè)備正常運行，除非在極端情況下。