市場(chǎng)上的無(wú)人機(jī)數(shù)量不斷增加。美國(guó)聯(lián)邦航空管理局預(yù)計(jì)航空成像和數(shù)據(jù)收集產(chǎn)品將持續(xù)強(qiáng)勁增長(zhǎng)，包括緊急救援行動(dòng)。

所有無(wú)人機(jī)都會(huì)出現(xiàn)故障，從而導(dǎo)致各種問(wèn)題。在充電過(guò)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(wèn)題，證明選擇強(qiáng)大的電氣保護(hù)是合理的。用于實(shí)施電池安全系統(tǒng)以及靜電放電 (ESD) 保護(hù)的工具和技術(shù)越來(lái)越多。

圖 1展示了一個(gè)通用的無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)，突出了無(wú)人機(jī)制造商在為其產(chǎn)品的各種電氣子系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路保護(hù)時(shí)必須考慮的一些領(lǐng)域，以及為每個(gè)應(yīng)用設(shè)計(jì)的一些最常見的電路保護(hù)組件。

圖 1 需要電路保護(hù)的無(wú)人機(jī)子系統(tǒng)。

保護(hù)電池和充電電路

顯然，無(wú)人機(jī)需要機(jī)載電池為其運(yùn)行供電。鋰聚合物 (LiPo) 電池是無(wú)人機(jī)最常用的電池類型之一，因?yàn)樗鼈兙哂信c其尺寸和重量相關(guān)的高能量密度優(yōu)勢(shì)，每個(gè)電池的電壓更高，因此它們可以為無(wú)人機(jī)的機(jī)載系統(tǒng)供電與其他可充電電池相比，電池?cái)?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(shí)可以保持更長(zhǎng)時(shí)間的充電。但是，如果不充電或使用不當(dāng)，它們將無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間提供最佳性能，甚至?xí)_始冒煙和起火。

過(guò)度放電和過(guò)度充電是兩個(gè)外部產(chǎn)生的事件，可能會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池出現(xiàn)問(wèn)題。在過(guò)放電過(guò)程中，如果電池電壓下降到低于大約 1.5V，陽(yáng)極會(huì)產(chǎn)生氣體。當(dāng)電壓降至 1V 以下時(shí)，集電器中的銅會(huì)溶解，導(dǎo)致電池內(nèi)部短路。因此需要欠壓保護(hù)，由電池保護(hù)IC提供。當(dāng)電池電壓達(dá)到大約 4.6V 時(shí)，過(guò)度充電會(huì)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(hù)、激活的 CID（電流中斷裝置）和內(nèi)部 PTC（加熱時(shí)電阻增加的正溫度系數(shù)盤），但 LiPo 電池沒(méi)有內(nèi)部 CID 和 PTC。外部過(guò)壓、過(guò)氣、

多種電路保護(hù)選項(xiàng)可幫助保護(hù)無(wú)人機(jī)電池免受過(guò)流和過(guò)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(xiǎn)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(diǎn)，這對(duì)于保護(hù)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(duì)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(jī)構(gòu)認(rèn)可使設(shè)計(jì)人員更容易滿足監(jiān)管要求。它們的低電阻有助于延長(zhǎng)電池工作時(shí)間，并增強(qiáng)對(duì)熱事件的過(guò)溫保護(hù)。

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(hù)電路模塊，提供快速的過(guò)流和過(guò)溫保護(hù)以及超低的內(nèi)阻、電壓降和功耗。通過(guò)自動(dòng)復(fù)位，它們提供了一種替代一次性保險(xiǎn)絲的低維護(hù)替代品，用于過(guò)電流保護(hù)。因?yàn)樗鼈儽环庋b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(hù)模塊內(nèi)，從而簡(jiǎn)化了組裝過(guò)程。

雖然保險(xiǎn)絲和PTC都是過(guò)流保護(hù)裝置，但PTC是自動(dòng)復(fù)位的；傳統(tǒng)的保險(xiǎn)絲在跳閘后需要更換。保險(xiǎn)絲將完全停止電流的流動(dòng)（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(guò)流事件之后，PTC 會(huì)繼續(xù)使設(shè)備正常運(yùn)行，除非在極端情況下。