• 正文
    • 一、無人機電調(diào)(ESC)核心原理與技術架構(gòu)
    • 二、電調(diào)電路設計全解剖
    • 三、南昌長空科技產(chǎn)品實戰(zhàn)解析
    • 四、行業(yè)趨勢與未來展望
    • 總結(jié):
  • 相關推薦
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無人機電調(diào)系統(tǒng)技術架構(gòu)與電路設計解析

04/07 15:27
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一、無人機電調(diào)(ESC)核心原理與技術架構(gòu)

1.1 電調(diào)的本質(zhì)功能

電調(diào)作為無人機動力系統(tǒng)的核心控制器件,承擔以下關鍵任務:
  • 能量轉(zhuǎn)換:將電池直流電(DC)轉(zhuǎn)換為電機所需的三相交流電(AC),通過 PWM 信號控制占空比實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。
  • 安全防護:集成過流、過熱、欠壓等多重保護機制,確保極端工況下的系統(tǒng)穩(wěn)定性。
  • 智能交互:通過通信協(xié)議(如 DShot、CAN 總線)與飛控實時聯(lián)動,支持動態(tài)參數(shù)調(diào)整。

1.2 工作原理深度拆解

信號處理流程
  1. 指令接收:飛控發(fā)送 PWM / 數(shù)字信號至電調(diào) MCU(如 ARM Cortex-M0)。
  2. 算法解析:MCU 通過 PID 算法計算目標占空比,動態(tài)調(diào)整 MOSFET 開關頻率。
  3. 功率輸出:圖騰柱驅(qū)動電路(如 IR2104)放大信號,控制 6 顆 MOSFET 實現(xiàn)三相逆變。
  4. 閉環(huán)反饋電流傳感器實時監(jiān)測負載,反電動勢(BEMF)檢測轉(zhuǎn)子位置,確保精準換向。

二、電調(diào)電路設計全解剖

2.1 硬件架構(gòu)與核心組件

組件 功能描述 南昌長空技術方案
MOSFET 功率模塊 導通電阻(Rds (on))決定效率,并聯(lián)設計分攤電流(典型值 1-10mΩ)。 ROCK 120A-H 采用定制化 MOSFET,內(nèi)阻≤0.5mΩ,耐溫達 150℃。
MCU 控制單元 解析 PWM 信號,執(zhí)行 PID 算法與保護邏輯(主流 ARM Cortex-M0 或?qū)S?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E8%8A%AF%E7%89%87/">芯片)。 STONE 60A-M 搭載工業(yè)級程序,支持油門響應時間自定義。
驅(qū)動電路 圖騰柱結(jié)構(gòu)(如 IR2104)提供 > 2A 柵極電流,確保 MOSFET 快速開關。 光電隔離信號接口,抵御電磁干擾。
BEC 電源管理 5V/3A 線性穩(wěn)壓或 DCDC 降壓,為飛控供電。 SKY 系列支持獨立供電,適配系統(tǒng)

2.2 保護電路設計

過流保護(OCP)
過熱保護(OTP)
  • NTC 熱敏電阻(10kΩ@25℃)監(jiān)測 MOSFET 溫度,閾值 85-100℃時觸發(fā)功率降額。

2.3 PCB 布局與 EMI 抑制

關鍵設計原則
  1. 信號分層:模擬與數(shù)字電路物理隔離,電源層與地層間距 < 1mm,減少寄生電容。
  2. 屏蔽設計:信號排線采用屏蔽雙絞線(STP),MOSFET 下方鋪銅并挖空天線區(qū)域。
  3. 散熱優(yōu)化:ROCK 120A-H 采用三維鰭片陣列,散熱面積提升 40%,配合風道設計降低溫升 10℃。

三、南昌長空科技產(chǎn)品實戰(zhàn)解析

3.1 STONE 60A-M:輕量化與工業(yè)級安全的典范

核心參數(shù)
  • 持續(xù)電流 60A,峰值 120A,重量僅 79g,尺寸 71×33×15.5mm。
  • 技術亮點
    • 智能算法:八大安全保護(低壓 / 堵轉(zhuǎn) / 過溫),失控 200ms 后分階段降油門。
    • 硬件優(yōu)化:低內(nèi)阻 MOSFET 減少能量損耗,IP55 防水等級(可選 IP68)。
  • 應用場景:多旋翼航拍、固定翼長航時作業(yè)、農(nóng)業(yè)植保。

3.2 ROCK 120A-H:高壓系統(tǒng)的標桿

技術突破
  • 支持 12-26S 鋰電,持續(xù)電流 120A,瞬時峰值 150A,適配大載重無人機。
  • 智能控制:劇變油門抗丟相技術,400ms 響應速度;AI 算法實時調(diào)整 PID 參數(shù)。
  • 工業(yè)設計:航空鋁合金外殼,IP55 防護(可選 IP68),370g 重量下實現(xiàn) 70A 持續(xù)散熱。

四、行業(yè)趨勢與未來展望

4.技術演進方向

  1. 高壓化:24S 以上系統(tǒng)成為主流,配合高 KV 電機提升效率(如 ROCK 220A-H)。
  2. 集成化:電調(diào)與飛控、BEC 一體化設計(如 Matek F722-Wing)。
  3. 智能化:AI 算法預測負載變化,動態(tài)調(diào)整保護閾值(如 ROCK 系列自適應參數(shù)調(diào)節(jié))。

總結(jié)

電路設計中,低內(nèi)阻 MOSFET、智能保護算法及散熱優(yōu)化技術的深度整合,為無人機復雜任務提供了可靠保障。未來,隨著 AI 與高壓技術的融合,電調(diào)將進一步向 “零故障運行” 與 “全場景適配” 演進。

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