Схемы питания без батареи в радиоуправляемых моделях (BEC)

Введение

В оборудовании, работающем от батарей, схема исключения батареи (BEC) – это электронный регулятор напряжения, используемый для питания подсистемы с другим напряжением без необходимости использования дополнительной батареи. BEC широко применяются в моделях с радиоуправлением, которым требуются различные напряжения для питания двигателя и радиоаппаратуры.

Модели с радиоуправлением (R/C)

В электрической модели с радиоуправлением BEC обычно является частью электронного регулятора скорости (ESC). BEC позволяет такой модели использовать только один аккумулятор (аккумулятор питания) вместо двух (аккумулятор питания и отдельный аккумулятор для работы оборудования радиоуправления). ESC, оснащенный BEC, предназначенный для использования в самолетах, часто включает в себя схему отключения при низком напряжении (LVC), которая может определять падение напряжения, вызванное разрядом аккумулятора. Затем он отключает питание двигателя "привода", чтобы обеспечить достаточное питание "рулевым" сервоприводам для безопасного возврата модели оператору. Питание винта отключается, но управление рулевыми поверхностями сохраняется для выполнения посадки на мертвой тяге. Без этой функции вся управляемость будет потеряна при разряде аккумулятора, что, вероятно, приведет к уничтожению модели. В некоторых случаях BEC является частью приемника радиоуправления, а не ESC. R/C BEC в простейшей форме используют линейный стабилизатор фиксированного напряжения со стандартной схемой, рекомендованной в техническом описании производителя – обычно приемнику требуется питание 5 В. Предпочтительны стабилизаторы с низким падением напряжения, особенно для аккумуляторов с небольшим количеством элементов. Для небольших моделей достаточно 1,5–2 А; для моделей среднего размера следует рассмотреть вариант с током 3 А. BEC для больших моделей должны обеспечивать ток 5 А и более. В этом случае следует использовать более сложный импульсный стабилизатор, поскольку импульсные BEC более эффективны, чем линейные. Потери мощности в линейном стабилизаторе BEC равны разнице между целевым напряжением 5 В и напряжением основного аккумулятора, умноженной на потребляемый ток. Например, возьмем 10-элементный NiMH-аккумулятор с номинальным напряжением 12 В. При пиковом токе 5 А потери BEC составят (12 В – 5 В) × 5 А = 35 Вт. При использовании линейного стабилизатора эти 35 Вт будут преобразовываться в тепло, поэтому потребуется большой радиатор. Эффективность в этом случае составит (5 В / 12 В) = 41,7%. Однако импульсный стабилизатор с понижающим преобразованием может достичь эффективности более 90%. Во всех случаях рекомендуется устанавливать большие конденсаторы для стабилизации регулируемого выхода. В больших моделях самолетов или кораблей можно дополнительно буферизировать питание конденсатором, расположенным рядом с исполнительными механизмами (сервоприводами). Более современное применение R/C BEC – преобразование литий-полимерных аккумуляторов более высокого напряжения в 12 В. Это связано с растущей популярностью камерного оборудования для FPV. Несколько производителей BEC предлагают BEC (стабилизатор напряжения) для этой цели, и люди могут быть сбиты с толку, поскольку использование BEC для 12 В – это нетипичное применение. BEC также выпускаются в различных формах, SBEC и UBEC – основные типы. См. Стабилизатор напряжения.

In an electric powered radio controlled model, the BEC is typically part of the electronic speed control (ESC). BEC allows such a model to carry only one battery (the motive power battery) instead of two (motive power, and a separate battery to operate the R/C equipment). A BEC equipped ESC meant for airplane use often incorporates a low voltage cutoff (LVC) circuit which can sense the voltage drop caused when the battery has little charge left. It then cuts the power to the 'drive' motor in order to provide the 'steering' servo(s) with enough power to be able to bring the model safely back to the operator. The power to the propeller is cut but the operation of the control surfaces would be maintained in order to perform a dead stick landing. Without this feature, all control would be lost when the battery expired, probably resulting in the destruction of the model. In some cases, the BEC is part of the radio control receiver, instead of being part of the ESC. R/C BECs in their simplest form use a linear fixed voltage regulator with its standard circuit suggested in the manufacturer's datasheet – usually the power supply of the receiver needs 5 V. Low dropout types are preferred – especially for batteries with only a few cells. For small models, 1.5 to 2 A are enough; for mid size models a 3 A type needs to be considered. BECs for large models have to provide current of 5 A or more. In this case, a more complicated switching mode regulator should be used, as the switching mode BECs are more electrically efficient than linear regulator BECs. The power dissipation losses in a linear regulator BEC are a product of the difference between the target voltage of 5 volts and the voltage of the main battery multiplied by the required current. For example, take a 10 cell NiMH accumulator with a normal voltage of 12 volts. With a peak current of 5 A, the BEC will have losses of (12 V − 5 V) × 5 A = 35 W. With a linear regulator, these 35 W will be converted to heat and so require a large heat sink. This is an efficiency of (5 V / 12 V) = 41.7%. However, a switching mode regulator with a buck step down supply can achieve over 90% efficiency. In all cases, it is a good idea to mount some large capacitors to buffer the regulated output. In large plane or ship models, another possibility is to buffer the power supply with a further capacitor near the actuators (servos). More recent uses for R/C BECs are converting higher voltage lithium polymer battery packs to 12 V. This has occurred due to the increased popularity of camera equipment for FPV use. Several BEC manufacturers offer a BEC (voltage regulator) for this purpose and people may become confused as this is 'out of the ordinary' to use a BEC for a 12 V application. BECs also come in several forms, SBEC & UBEC being the main variety. See Voltage regulator

Транспортные средства

BEC также используются в некоторых мотоциклах и квадроциклах для снижения весового штрафа, связанного с использованием аккумулятора. Аккумулятор обычно заменяется одним или несколькими крупными, но легкими конденсаторами, которые сглаживают пульсирующие электрические импульсы, поступающие от генератора, сами при этом энергию не вырабатывая. Поскольку нет источника электроэнергии, использование электростартера невозможно.