Справочник
Бортовой DC-DC преобразователь: КПД, пульсации и помехи
Стабилизатор не только питает нагрузку. Он ещё и шумит — в питание, в эфир и в датчики.
Импульсный или линейный
Импульсный преобразователь (BEC) отдаёт КПД 85–95 %: при понижении 25 В до 5 В он не сжигает разницу, а перекачивает энергию. Платой за это служат пульсации и высокочастотный шум.
Линейный стабилизатор (LDO) гасит разницу напряжений на себе в виде тепла. Из 25 В получить 5 В он может, но 80 % мощности уйдёт в нагрев. Зато на его выходе практически нет шума.
Правильная схема обычно комбинированная: импульсный преобразователь понижает силовое напряжение до промежуточного, а на питании чувствительных узлов — приёмника, инерциального модуля, GNSS — стоит линейный стабилизатор.
| Тип | КПД | Шум на выходе | Тепло | Где применять |
|---|---|---|---|---|
| Понижающий импульсный | 85–95 % | десятки мВ | малое | основная нагрузка, сервоприводы |
| Повышающий импульсный | 80–92 % | выше | среднее | питание от одной банки |
| Линейный (LDO) | Uвых/Uвх | минимальный | большое | GNSS, IMU, приёмник |
| Изолированный | 75–88 % | низкий по общей земле | среднее | разрыв земляных петель |
Что означает паспортный ток
Заявленные «5 В 3 А» почти всегда сняты при комнатной температуре, на открытой плате и при небольшой разнице входного и выходного напряжений. В фюзеляже, при 6S на входе и без обдува, длительный ток окажется заметно меньше.
Тепловая мощность считается просто: разница между входной и выходной мощностью. Преобразователь с КПД 90 % при нагрузке 15 Вт рассеивает около 1,7 Вт — это ощутимо для платы размером с ноготь.
Практический запас — двукратный по току от расчётного потребления, и обязательно проверка температуры под нагрузкой в собранном аппарате.
Пульсации и помехи
Пульсации на выходе проявляются полосами на аналоговом видео, шумом в звуке и ложными срабатываниями датчиков. Их уровень указывают в милливольтах размаха, но мерять надо на своей нагрузке: с ростом тока пульсации растут.
Частота преобразования попадает в эфир. Дешёвый преобразователь рядом с приёмником 900 МГц или с GNSS-антенной способен уронить чувствительность на несколько децибел — и это выглядит как «плохой приёмник».
Лечится расстоянием, экранированием и фильтром на входе и выходе. Проверять надо по числу спутников и по уровню сигнала при включённом и выключенном преобразователе.
Схема разводки
Питание чувствительных узлов разводят «звездой» от одной точки, а не последовательной цепочкой: иначе ток одного потребителя создаёт падение напряжения на питании другого.
Земляные петли — отдельная беда. Если земля приходит к узлу двумя путями, по контуру течёт ток, наводящий помеху. Для разрыва петли применяют изолированные преобразователи.
Входной конденсатор ставят как можно ближе к преобразователю, а силовые провода от батареи держат короткими: длинный провод — это индуктивность, на которой при резком изменении тока возникает выброс.
DC-DC преобразователи в каталоге
Позиции каталога, к которым относится всё сказанное выше.
Регулируемый DC-DC преобразователь DFRobot DFR0205, 3,6–25 В → 3,3–25 В, 25 Вт
Разделы каталога по теме
Рядом по теме
- Одноплатный компьютер на борту: питание, тепло и интерфейсыПлата, которая на столе работает сутками, в фюзеляже уходит в троттлинг за восемь минут.
- Модуль питания и датчик тока: шунт против датчика ХоллаОценка остатка батареи не точнее, чем измерение тока, на котором она построена.
- Бортовой коммутатор и PoE: питание по Ethernet на БПЛАОдин кабель вместо двух — это минус масса и минус разъём. И плюс требование к бюджету мощности.
- Привязная станция: питание по кабелю и что его ограничиваетВысота привязного аппарата упирается не в мощность станции, а в массу кабеля, который он должен поднять.