【奥伟斯OWEIS】技术解析｜Onsemi安森美无人机电源解决方案深度拆解：奥伟斯如何为量产保驾护航

Onsemi在近期举办的“无人机与机器人智能感知及电源解决方案”网络研讨会上，系统展示了其在无人机领域的技术布局。从市场趋势到系统架构，再到核心功率电子方案，本文聚焦于无人机电源与快充技术，梳理其关键内容。

无人机与机器人：高增长赛道

当前，全球半导体行业正将机器人视为核心增长市场。无人机作为空中机器人，其增长速度相对稳健，复合年增长率（CAGR）约为15%。相比之下，人形机器人的CAGR高达约50%，协作机器人和自主移动机器人也分别达到30%。

从市场规模来看，全球无人机市场预计在2025年达到约730亿美元，到2030年将增长至1636亿美元。其应用结构呈现出明显的“二八分化”特征：军事用途占比最高，达48.8%；商业用途紧随其后，占35.5%；而大众熟知的消费级无人机，其市场份额已降至15.7%。在商业细分领域中，建筑与测绘是最大的应用场景，占比高达56.7%，其后依次为公共安全、农业以及油气与采矿。

值得一提的是，无人机灯光秀作为新兴的商业应用，正逐步成为传统烟花的可持续替代方案。其全球市场规模在2024年已达15亿美元，预计到2033年将超过60亿美元，显示出这一领域的创新活力。

功率跨度巨大，系统架构复杂

与地面机器人一样，不同级别的无人机，其功率需求天差地别：

纳米级无人机：0.1W–1W

微型无人机：5W–50W

消费级无人机：100W–300W

商业级无人机：1kW级别

电动垂直起降飞行器（eVTOL）：10kW–250kW

混合动力eVTOL：最高可达1.5MW

以一台1kW的商业级四轴无人机为例，每个无刷直流电机（BLDC）的功率约为250W。这意味着其电源设计、电池容量以及驱动架构，与百瓦级的消费级产品完全不同。

一个典型的无人机系统框图，其核心架构围绕以下几个部分展开：

控制中枢：以SoC主处理器为核心，通过GPS、4G/5G、Wi-Fi、蓝牙等多种通信模块，实现与地面站及外部网络的连接。

电源系统：电池组通过电池管理系统（BMS）、DC-DC转换器和电子保险丝（eFuse），为全系统提供稳定、安全的电力。

感知系统：集成了视觉导航系统（VNS）、环境光传感器、超声波、激光雷达、压力计等，为飞行控制和环境感知提供数据。

动力与任务系统：由BLDC电机驱动螺旋桨提供飞行动力。同时，可更换的云台系统搭载了成像模块、激光雷达、惯性测量单元（IMU）等，通过千兆以太网、CAN等高速总线与主控进行数据交互，实现稳定拍摄与多模态感知。

电源系统：无人机的“心脏”

如果说摄像头是无人机的“眼睛”，那么电源分配与动力驱动系统就是真正的“心脏”，决定了飞行器的续航、性能和可靠性。

●锂电池电源架构
无人机锂电池通常以1S（3.7V）为基础单元，通过串联组成4S（14.8V）、10S（37V）等不同电压的平台。Onsemi在此领域提供了一系列关键芯片：

核心电源转换：如FAN65008B同步降压转换器，支持4.5V–65V宽电压输入，可灵活适配不同串数的电池组。

电池监控：NCS35011用于精确检测电池的过压和欠压状态，是BMS的重要一环。

安全保护：NIS3071 eFuse电子保险丝。它能在模块出现异常过流或过热时，快速、独立地切断故障支路的电源，防止问题扩大导致整机失效。对于高空飞行的无人机而言，这种精准的分区保护是保障安全的关键底线。

●BLDC电机驱动方案

无人机几乎全部采用无刷直流电机（BLDC）。其驱动架构通常包含eFuse保护、三相栅极驱动器、功率MOSFET和位置传感器。

集成驱动：安森美的NCD83591是一款三相栅极驱动器，支持5V–60V工作电压，内部集成了多种保护机制，有助于简化设计、降低BOM成本。

高效功率器件：功率MOSFET的导通电阻（RDS(on)RDS(on)）直接决定发热和效率。Onsemi的T10系列MOSFET导通电阻可低至0.42mΩ，能有效降低功率损耗，提升系统效率，从而延长无人机的续航时间。

高精度位置检测：NCS32100电感式位置传感器，其精度可达0.0138°，并支持高达45,000 rpm的转速。与传统的光学编码器或磁性传感器相比，电感式方案不仅抗振动、无需使用稀土材料，而且重量更轻，能为飞控系统提供更精准、更快速的响应。

大功率快充：碳化硅（SiC）成为关键

当无人机进入千瓦级功率段，充电效率就成为了影响运营成本的核心因素。Onsemi安森美提供的3kW快充参考方案，其核心是基于碳化硅（SiC）的功率架构。该方案采用图腾柱无桥PFC（功率因数校正）加LLC谐振变换器的经典拓扑结构，并使用了EliteSiC MOSFET系列器件。其输入电压范围覆盖85V–264V AC，可输出48V/62.5A DC，能很好地适配10S锂电池组。

碳化硅器件的主要优势在于：

更高开关频率：减小了变压器、电感等磁性元件的体积，提升了功率密度。

更低开关损耗：提高了电源转换效率，减少了散热需求。

更小整体尺寸：有助于实现轻量化，这对无人机至关重要。

该快充系统配合标准的CC/CV（恒流/恒压）充电曲线（预充电→恒流充电→恒压充电→涓流充电），可以在保证电池寿命的前提下，显著缩短充电时间。对于物流无人机或工业巡检无人机而言，更快的充电速度意味着更高的资产周转率和运营效率。

总结

无人机的技术演进，不仅仅体现在飞控算法和视觉AI的进步上。真正决定其续航能力、安全边界和功率密度的基石，在于功率电子与半导体器件。

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