一种掉电保护装置以及应用于无人机的电路系统的制作方法

1.本技术涉及无人机技术领域，具体涉及一种掉电保护装置以及应用于无人机的电路系统。


背景技术：

2.在无人机的飞行过程中，由于电源断路、供电线路断开等导致无人机供电电源处于掉电状态的现象时有发生。目前的无人机系统大多是在检测到掉电情况发生时，启用备用电池。但是，掉电检测电路有时无法感知到设备掉电，便不会做出上报和保存动作，从而出现未知的掉电状态，对无人机负载电路的正常工作造成影响。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的在于提供一种掉电保护装置以及应用于无人机的电路系统，以改善上述技术问题。
4.为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
5.第一方面，本技术实施例提供一种掉电保护装置，所述装置包括：
6.第一供电电源；
7.至少一个第二供电电源，所述第一供电电源和所述第二供电电源并联后形成供电电源，用于为负载电路供电；
8.电源管理器，所述电源管理器和所述供电电源电连接，所述电源管理器用于将所述供电电源转化为稳定的电能输出。
9.在上述方案中，通过至少两个电源并联用作供电电源，各个供电回路互为备份，在某一供电回路发生掉电时，其余供电回路可以维持负载电路的正常工作。该掉电保护装置能够以较小的电能损失将不稳定的供电电源转化为稳定的电能输出给负载电路，并且可以大幅度降低无人机负载电路的失电概率，为无人机负载电路提供良好的供电保障。
10.可选的，所述装置还包括：储能器件，所述储能器件和所述电源管理器电连接，用于在所述供电电源正常供电时储存能量，并在所述供电电源供电异常时，通过释放储能为负载电路提供工作电流。
11.在上述方案中，在发生掉电的短暂时间内，可以通过储能器件为无人机的负载电路提供工作所需的电能以维持无人机负载功能电路的正常功能。
12.可选的，所述储能器件分布在所述电源管理器两侧的供电通道上。
13.在上述方案中，通过将储能器件分布在电源管理器前后的重要供电通道上，以使储能器件在供电电源正常供电的时间内储存足够的电能。
14.可选的，所述装置还包括：第一隔离器件和第二隔离器件，所述第一供电电源与所述第一隔离器件串联；所述第二供电电源与所述第二隔离器件串联。
15.在上述方案中，通过第一供电电源与所述第一隔离器件串联，所述第二供电电源与所述第二隔离器件串联，可以在某一供电回路发生掉电时，起到供电回路隔离与线路保
护的作用，为其余供电回路维持负载电路的正常工作提供保障。
16.可选的，所述储能器件包括容性储能器件，所述容性储能器件和所述供电电源并联电连接。
17.在上述方案中，在发生掉电的短暂时间内，可以通过容性储能器件为无人机的负载电路提供工作所需的电能以维持无人机负载功能电路的正常功能。
18.可选的，所述储能器件包括感性储能器件，所述感性储能器件和所述供电电源串联电连接。
19.在上述方案中，在发生掉电的短暂时间内，可以通过感性储能器件为无人机的负载电路提供工作所需的电能以维持无人机负载功能电路的正常功能。
20.可选的，所述装置还包括：二极管器件，所述二极管器件和所述感性储能器件串联电连接；且所述二极管器件和所述供电电源并联电连接；其中，在所述供电电源供电异常时，所述感性储能器件通过所述二极管器件向负载电路提供工作电流。
21.第二方面，本技术实施例提供一种应用于无人机的电路系统，所述系统包括：
22.无人机负载电路以及如上述第一方面所述的掉电保护装置，所述无人机负载电路和所述掉电保护装置电连接，所述掉电保护装置用于为所述无人机负载电路提供所述供电电源。
23.在上述方案中，通过该掉电保护装置为所述无人机负载电路提供所述供电电源；能够实现以较小的电能损失将不稳定的供电电源转化为稳定的电能输出给无人机负载电路，并且可以大幅度降低无人机负载电路的失电概率，为无人机的电路系统的稳定运行提供保障。
24.可选的，所述无人机负载电路为模拟功能电路、逻辑功能电路、通信功能电路和微处理器功能电路中的任意一种。
25.本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术实施例了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1为本技术实施例提供的一种掉电保护装置的结构示意图；
28.图2为本技术实施例提供的另一种掉电保护装置的结构示意图；
29.图3为本技术实施例提供的一种无人机系统的结构示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
32.术语“第一”、“第二”等仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
33.针对现有技术中存在的不足，本技术实施例提供一种掉电保护装置，用于降低负载电路的失电概率，为负载电路提供良好的供电保障。请参照图1，图1为本技术实施例提供的一种掉电保护装置的结构示意图，该掉电保护装置，包括：
34.第一供电电源101；
35.至少一个第二供电电源102，第一供电电源101和第二供电电源102并联后形成供电电源103，用于为负载电路供电；
36.电源管理器104，电源管理器104和供电电源103电连接，电源管理器104用于将供电电源103转化为稳定的电能输出。
37.其中，利用至少两个电源并联供电，则对于无人机负载电路的失电概率将是各个电源各自发生故障的概率的乘积，该乘积远小于各个电源各自发生故障的概率。其中，并联的电源数量越多，无人机负载电路发生失电的概率越小，但是所使用的掉电保护装置的成本越高，在实际中，可以综合考虑掉电概率、掉电保护装置成本来选择合适的并联电源数量。
38.其中，第二供电电源102有多个时，多个第二供电电源102之间并联电连接；第一供电电源101、第二供电电源102可以是太阳能发电组件、风力发电组件、储能电池等中的任一电源；电源管理器104可以是电源转换芯片，例如irs
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q48n芯片，所选用的电源管理器104可以在较宽的电压范围下正常工作，且具有高转换效能，在供电电源103发生掉电的情况下对供电电源103进行转换，保证负载电路的稳定的电源供给。
39.由上可知，本技术实施例提供的一种掉电保护装置由第一供电电源101和第二供电电源102并联形成的供电电源103、电源管理器104组成。该掉电保护装置能够以较小的电能损失将不稳定的供电电源转化为稳定的电能输出给负载电路，并且可以大幅度降低无人机负载电路的失电概率。
40.请参照图2，图2为本技术实施例提供的另一种掉电保护装置的结构示意图。
41.在一些可选的实施例中，所述装置还包括：储能器件105，储能器件105和电源管理器104电连接，用于在供电电源103正常供电时储存能量，并在供电电源103供电异常时，通过释放储能为负载电路提供工作电流。
42.其中，储能器件105可以在供电电源正常供电时，对电源回路的电能进行临时存储，在无人机系统发生掉电时，通过储能器件105释放储能以维持短暂的电能供给。储能器件105可以是电感、电容、蓄电池等中的任意一种或多种。
43.在一些可选的实施例中，储能器件105可以分布在电源管理器104两侧的供电通道上。
44.其中，将储能器件105分布在电源管理器104两侧的供电通道上，可以保证储能器件105在供电电源103正常供电期间，储能器件105能够存储足够的电能。
45.在一些可选的实施例中，所述装置还包括：第一隔离器件106和第二隔离器件107，第一供电电源101与第一隔离器件106串联；第二供电电源102与第二隔离器件107串联。
46.其中，第一隔离器件106、第二隔离器件107可以是隔离二极管器件。采用隔离二极管器件对各个电源回路进行隔离处理，可以防止在某条电源回路发生故障时，该故障回路对其余供电电源回路造成不良影响，以保障供电电路的安全。第二隔离器件107的数量与第二供电电源102的数量一致，当第二供电电源102有多个时，第二隔离器件107也有多个，每个第二隔离器件107与一个第二供电电源102串联。隔离二极管器件利用pn结反向偏置时呈高电阻性，来达到各供电电源回路互相绝缘隔离的目的。
47.在一些可选的实施例中，储能器件105包括容性储能器件108，容性储能器件108和电源管理器104并联电连接。
48.其中，容性储能器件108在两端未施加外部电场的情况下，容性储能器件108的两个极板上所带的正负电荷处于一种平衡状态；当在容性储能器件108两端施加外电场时，一端极板上开始聚集正电荷，另一端极板上开始聚集负电荷，随着容性储能器件108两端的电压不断升高至电源电压，则容性储能器件108完成储能过程。由于，容性储能器件108两端的电荷“异性相吸”的特性，两端电荷相吸引就形成了储能能量的作用。即容性储能器件108通过保存电荷、维持电场的方式进行储能。容性储能器件108通过与供电回路并联的方式接入到供电电源103与负载电路之间，利用回路电势搜集并储存电荷达到储能的目的，将供电回路中的部分供电电流转化为电场能量进行储能。当供电电源103发生故障或者掉电等异常情况而短暂停止向负载电路供电时，容性储能器件108通过释放在供电电源正常供电时所存储的电荷以维持负载电路正常工作所需的电流。
49.在一些可选的实施例中，储能器件105包括感性储能器件109，感性储能器件109和电源管理器104串联电连接。
50.其中，感性储能器件109是由漆包线绕制在绝缘骨架或磁芯上形成的元器件。感性储能器件109包括空心电感和有芯电感。其中，空心电感的能量主要存储在电感线圈自身的材料里，有芯电感的能量主要存储在磁性材料里。当感性储能器件109的线圈中有电流通过时，会在周围产生一定的磁场，而当线圈中通过的电流含有交流成分时，产生的磁场会不断变化，变化的磁力线会在线圈两端产生感应电动势，所产生的感应电动势的方向和原电势的方向相反，以此阻碍电流的变化。感性储能器件109因磁场的衰减产生电流以维持负载电路的正常工作。即在供电电源103发生故障或者掉电等异常情况而短暂停止向负载电路供电时，供电回路的电流减小，而感性储能器件109周围所产生的感应电动势会阻碍电流的减小，并释放所储存的能量来维持工作电流。
51.其中，储能器件105也可以同时包括容性储能器件108和感性储能器件109，并且，容性储能器件108、感性储能器件109的数量可以相同，例如，容性储能器件108、感性储能器件109的数量可以都是1，也可以都是2；容性储能器件108、感性储能器件109的数量也可以不同。容性储能器件108、感性储能器件109可以同时分布在电源管理器104的同一侧，也可以分别分布在电源管理器的两侧。容性储能器件108、感性储能器件109的数量和分布情况可根据实际情况而定，本技术对此不作具体限定。
52.在一些可选的实施例中，所述装置还包括：二极管器件110，二极管器件110和感性储能器件109串联电连接；且二极管器件110和供电电源103并联电连接；其中，在供电电源103供电异常时，感性储能器件109通过二极管器件110向负载电路提供工作电流。
53.其中，容性储能器件108也可以和感性储能器件109串联电连接，并和供电电源103并联电连接，在供电电源103供电异常时，感性储能器件109通过容性储能器件108向负载电路提供工作电流。
54.请参照图3，图3为本技术实施例提供的一种应用于无人机的电路系统的结构示意图，该应用于无人机的电路系统，用于降低无人机负载电路的失电概率，为无人机负载电路提供良好的供电保障，包括：
55.负载电路202以及如上述第一方面所述的掉电保护装置201，无人机负载电路202和掉电保护装置201电连接，掉电保护装置201用于为无人机负载电路202提供供电电源103。
56.其中，可以在满足无人机负载电路功能的前提下尽量降低无人机负载电路对电能的需求和消耗，以减慢储能器件105中储能的消耗速度，这样有利于在供电电源103发生故障或者掉电的情况下，延长对无人机负载电路的正常工作电流的供给时间。
57.上述所提供的一种应用于无人机的电路系统，通过掉电保护装置为所述无人机负载电路提供所述供电电源；能够实现以较小的电能损失将不稳定的供电电源转化为稳定的电能输出给无人机负载电路，并且可以大幅度降低无人机负载电路的失电概率，为无人机的电路系统的稳定运行提供保障。
58.在一些可选的实施例中，无人机负载电路202为模拟功能电路、逻辑功能电路、通信功能电路和微处理器功能电路中的任意一种。
59.其中，模拟功能电路是指用来对模拟信号进行传输、变换、处理、放大、测量和显示等工作的电路。模拟功能电路主要包括放大电路、信号运算和处理电路、振荡电路、调制和解调电路及电源等。逻辑功能电路指的是对离散信号进行传递和处理，以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路。逻辑功能电路由基本逻辑门电路组成，也可以包括反馈回路，逻辑功能电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。通信功能电路包括模拟通信功能电路、数字通信功能电路、数据通信功能电路。微处理器功能电路的功能结构主要包括运算器、控制器、寄存器三部分，微处理器功能电路可以产生控制信号对相应的部件进行控制，并执行相应的操作。
60.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置以及系统，可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
61.另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
62.再者，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
63.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。