四軸飛行器，又稱四旋翼飛行器、四旋翼直升機，簡稱四軸、四旋翼。四軸飛行器的四個螺旋槳都是電機直聯(lián)的簡單結(jié)構(gòu)，是自行的布局允許飛行器通過改變電機轉(zhuǎn)速獲得旋轉(zhuǎn)機身的力，從而調(diào)整自身姿態(tài)。小型的四軸飛行器可以自由地實現(xiàn)懸停和空間中的自由移動，具有很大的靈活性。此外，因為它結(jié)構(gòu)簡單，機械穩(wěn)定性好，所以成本低，性價比很高。主要應用于玩具，航模以及航拍。而其飛行時間一直都是個難題。 

德州儀器(TI)近日推出了兩款基于電路的子系統(tǒng)參考設計，可幫助制造商延長四軸飛行器和其它非軍用消費級和工業(yè)級無人機的飛行時間和電池續(xù)航時間，主要用于包裹運送以及遠程監(jiān)控、通信和協(xié)助。

IHS Markit數(shù)據(jù)傳輸和管理服務高級分析師Stelios Kotakis表示：“飛行時間一直是娛樂型四軸飛行器和專業(yè)無人機在設計方面所面臨的最大挑戰(zhàn)，尤其對于那些被公司用于超視距操作的飛行器而言更是如此?？爝f公司希望無人機具有更長的電池續(xù)航時間，并且正在進行無人機運送包裹的測試，以確定無人機的使用效果。”根據(jù)IHS Markit一份最近的研究顯示*，在沒有額外負載的理想條件下飛行，市場上近50%無人機的預期電池續(xù)航時間不足30分鐘，35%無人機的飛行時間為31~60分鐘，其余15%和更少的無人機的飛行時間能超過1小時。

突破性電池管理設計

TI的2S1P電池管理系統(tǒng)(BMS)參考設計將無人機電池組轉(zhuǎn)換為智能診斷黑匣子記錄儀，可精確監(jiān)控剩余電量，并在整個生命周期內(nèi)保護鋰離子電池。設計人員可以使用無人機BMS參考設計為任何現(xiàn)有的無人機設計添加測量、保護、平衡和充電功能，并延長飛行時間。利用bq4050多電池鋰離子電量計精確測量電池的整個生命周期內(nèi)的剩余電量，該設計還采用bq24600電池充電控制器和高效率DC/DC轉(zhuǎn)換器，以實現(xiàn)高效率功率轉(zhuǎn)換。

適用于高效率電機的高速性能

延長飛行時間的另一個障礙是無人機螺旋槳的轉(zhuǎn)動效率較低。TI針對無人機電子調(diào)速器(ESC)的新參考設計將幫助制造商研制出飛行時間更長、更平穩(wěn)和性能穩(wěn)定的無人機。用于無人機無感FOC高速電子調(diào)速器參考設計有助于提升電子調(diào)速器的效率，最高轉(zhuǎn)速速度可達到12,000 rpm以上(> 1.2kHz電動)，包括快速反轉(zhuǎn)功能，可提高翻滾運動的穩(wěn)定性。

該設計采用TI的C2000 MCU InstaSPIN-FOC™解決方案，包括用于電機精確控制的F28027F微控制器及能夠預估轉(zhuǎn)子磁通、轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的FAST磁場觀察器專有軟件算法。電機參數(shù)信息用于調(diào)整電流控制帶寬。不同于其他技術(shù)，F(xiàn)AST無傳感器觀測器算法是完全自調(diào)諧的，無需調(diào)整即可實現(xiàn)正確運行和螺旋槳控制。該設計還包括一個具有超低靜態(tài)電流的60 V LMR16006 SIMPLE SWITCHER® DC/DC轉(zhuǎn)換器，可有效管理無人機的鋰聚合物(LiPo)電池。