Onsemi在近期舉辦的“無(wú)人機(jī)與機(jī)器人智能感知及電源解決方案”網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)上，系統(tǒng)展示了其在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)布局。從市場(chǎng)趨勢(shì)到系統(tǒng)架構(gòu)，再到核心功率電子方案，本文聚焦于無(wú)人機(jī)電源與快充技術(shù)，梳理其關(guān)鍵內(nèi)容。

無(wú)人機(jī)與機(jī)器人：高增長(zhǎng)賽道

當(dāng)前，全球半導(dǎo)體行業(yè)正將機(jī)器人視為核心增長(zhǎng)市場(chǎng)。無(wú)人機(jī)作為空中機(jī)器人，其增長(zhǎng)速度相對(duì)穩(wěn)健，復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）約為15%。相比之下，人形機(jī)器人的CAGR高達(dá)約50%，協(xié)作機(jī)器人和自主移動(dòng)機(jī)器人也分別達(dá)到30%。

從市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，全球無(wú)人機(jī)市場(chǎng)預(yù)計(jì)在2025年達(dá)到約730億美元，到2030年將增長(zhǎng)至1636億美元。其應(yīng)用結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出明顯的“二八分化”特征：軍事用途占比最高，達(dá)48.8%；商業(yè)用途緊隨其后，占35.5%；而大眾熟知的消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)，其市場(chǎng)份額已降至15.7%。在商業(yè)細(xì)分領(lǐng)域中，建筑與測(cè)繪是最大的應(yīng)用場(chǎng)景，占比高達(dá)56.7%，其后依次為公共安全、農(nóng)業(yè)以及油氣與采礦。

值得一提的是，無(wú)人機(jī)燈光秀作為新興的商業(yè)應(yīng)用，正逐步成為傳統(tǒng)煙花的可持續(xù)替代方案。其全球市場(chǎng)規(guī)模在2024年已達(dá)15億美元，預(yù)計(jì)到2033年將超過(guò)60億美元，顯示出這一領(lǐng)域的創(chuàng)新活力。

功率跨度巨大，系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜

與地面機(jī)器人一樣，不同級(jí)別的無(wú)人機(jī)，其功率需求天差地別：

納米級(jí)無(wú)人機(jī)：0.1W–1W

微型無(wú)人機(jī)：5W–50W

消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)：100W–300W

商業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)：1kW級(jí)別

電動(dòng)垂直起降飛行器（eVTOL）：10kW–250kW

混合動(dòng)力eVTOL：最高可達(dá)1.5MW

以一臺(tái)1kW的商業(yè)級(jí)四軸無(wú)人機(jī)為例，每個(gè)無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）的功率約為250W。這意味著其電源設(shè)計(jì)、電池容量以及驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，與百瓦級(jí)的消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品完全不同。

一個(gè)典型的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)框圖，其核心架構(gòu)圍繞以下幾個(gè)部分展開(kāi)：

控制中樞：以SoC主處理器為核心，通過(guò)GPS、4G/5G、Wi-Fi、藍(lán)牙等多種通信模塊，實(shí)現(xiàn)與地面站及外部網(wǎng)絡(luò)的連接。

電源系統(tǒng)：電池組通過(guò)電池管理系統(tǒng)（BMS）、DC-DC轉(zhuǎn)換器和電子保險(xiǎn)絲（eFuse），為全系統(tǒng)提供穩(wěn)定、安全的電力。

感知系統(tǒng)：集成了視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)（VNS）、環(huán)境光傳感器、超聲波、激光雷達(dá)、壓力計(jì)等，為飛行控制和環(huán)境感知提供數(shù)據(jù)。

動(dòng)力與任務(wù)系統(tǒng)：由BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳提供飛行動(dòng)力。同時(shí)，可更換的云臺(tái)系統(tǒng)搭載了成像模塊、激光雷達(dá)、慣性測(cè)量單元（IMU）等，通過(guò)千兆以太網(wǎng)、CAN等高速總線與主控進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定拍攝與多模態(tài)感知。

電源系統(tǒng)：無(wú)人機(jī)的“心臟”

如果說(shuō)攝像頭是無(wú)人機(jī)的“眼睛”，那么電源分配與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就是真正的“心臟”，決定了飛行器的續(xù)航、性能和可靠性。

●鋰電池電源架構(gòu)
無(wú)人機(jī)鋰電池通常以1S（3.7V）為基礎(chǔ)單元，通過(guò)串聯(lián)組成4S（14.8V）、10S（37V）等不同電壓的平臺(tái)。Onsemi在此領(lǐng)域提供了一系列關(guān)鍵芯片：

核心電源轉(zhuǎn)換：如FAN65008B同步降壓轉(zhuǎn)換器，支持4.5V–65V寬電壓輸入，可靈活適配不同串?dāng)?shù)的電池組。

電池監(jiān)控：NCS35011用于精確檢測(cè)電池的過(guò)壓和欠壓狀態(tài)，是BMS的重要一環(huán)。

安全保護(hù)：NIS3071 eFuse電子保險(xiǎn)絲。它能在模塊出現(xiàn)異常過(guò)流或過(guò)熱時(shí)，快速、獨(dú)立地切斷故障支路的電源，防止問(wèn)題擴(kuò)大導(dǎo)致整機(jī)失效。對(duì)于高空飛行的無(wú)人機(jī)而言，這種精準(zhǔn)的分區(qū)保護(hù)是保障安全的關(guān)鍵底線。

●BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案

無(wú)人機(jī)幾乎全部采用無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）。其驅(qū)動(dòng)架構(gòu)通常包含eFuse保護(hù)、三相柵極驅(qū)動(dòng)器、功率MOSFET和位置傳感器。

集成驅(qū)動(dòng)：安森美的NCD83591是一款三相柵極驅(qū)動(dòng)器，支持5V–60V工作電壓，內(nèi)部集成了多種保護(hù)機(jī)制，有助于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、降低BOM成本。

高效功率器件：功率MOSFET的導(dǎo)通電阻（RDS(on)RDS(on)）直接決定發(fā)熱和效率。Onsemi的T10系列MOSFET導(dǎo)通電阻可低至0.42mΩ，能有效降低功率損耗，提升系統(tǒng)效率，從而延長(zhǎng)無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間。

高精度位置檢測(cè)：NCS32100電感式位置傳感器，其精度可達(dá)0.0138°，并支持高達(dá)45,000 rpm的轉(zhuǎn)速。與傳統(tǒng)的光學(xué)編碼器或磁性傳感器相比，電感式方案不僅抗振動(dòng)、無(wú)需使用稀土材料，而且重量更輕，能為飛控系統(tǒng)提供更精準(zhǔn)、更快速的響應(yīng)。

大功率快充：碳化硅（SiC）成為關(guān)鍵

當(dāng)無(wú)人機(jī)進(jìn)入千瓦級(jí)功率段，充電效率就成為了影響運(yùn)營(yíng)成本的核心因素。Onsemi安森美提供的3kW快充參考方案，其核心是基于碳化硅（SiC）的功率架構(gòu)。該方案采用圖騰柱無(wú)橋PFC（功率因數(shù)校正）加LLC諧振變換器的經(jīng)典拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并使用了EliteSiC MOSFET系列器件。其輸入電壓范圍覆蓋85V–264V AC，可輸出48V/62.5A DC，能很好地適配10S鋰電池組。

碳化硅器件的主要優(yōu)勢(shì)在于：

更高開(kāi)關(guān)頻率：減小了變壓器、電感等磁性元件的體積，提升了功率密度。

更低開(kāi)關(guān)損耗：提高了電源轉(zhuǎn)換效率，減少了散熱需求。

更小整體尺寸：有助于實(shí)現(xiàn)輕量化，這對(duì)無(wú)人機(jī)至關(guān)重要。

該快充系統(tǒng)配合標(biāo)準(zhǔn)的CC/CV（恒流/恒壓）充電曲線（預(yù)充電→恒流充電→恒壓充電→涓流充電），可以在保證電池壽命的前提下，顯著縮短充電時(shí)間。對(duì)于物流無(wú)人機(jī)或工業(yè)巡檢無(wú)人機(jī)而言，更快的充電速度意味著更高的資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率和運(yùn)營(yíng)效率。

總結(jié)

無(wú)人機(jī)的技術(shù)演進(jìn)，不僅僅體現(xiàn)在飛控算法和視覺(jué)AI的進(jìn)步上。真正決定其續(xù)航能力、安全邊界和功率密度的基石，在于功率電子與半導(dǎo)體器件。

奧偉斯科技有限公司是深耕電子元器件領(lǐng)域的全球化電子供應(yīng)鏈服務(wù)商。依托ISO9001、ISO45001、ISO14001全體系認(rèn)證的管理能力，我們組建了一支兼具深厚行業(yè)經(jīng)驗(yàn)與前瞻技術(shù)視野的團(tuán)隊(duì)，持續(xù)引入全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體產(chǎn)品線，并與多家國(guó)際知名原廠建立戰(zhàn)略合作，構(gòu)建起涵蓋芯片、功率器件、通信模塊、電源管理及電容元件等多品類的完整產(chǎn)品矩陣。從BOM打包采購(gòu)、樣品測(cè)試，到量產(chǎn)導(dǎo)入、替代件開(kāi)發(fā)，我們提供的不僅是元器件，更是產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的加速器。當(dāng)您的無(wú)人機(jī)產(chǎn)品有任何電子元器件需求時(shí)，歡迎聯(lián)系奧偉斯OWEIS，我們將竭誠(chéng)為您服務(wù)。