适配FPV设备的小型电源变压器结构设计

做FPV穿越机配套供电方案的这几年，碰到最多的问题就是不同品牌摄像头的供电输入不匹配，不少早期模拟图传时代的摄像头供电阈值窄，飞控直供的5V电压波动稍大就会出现水波纹、画面闪断，甚至直接烧板，这次做的这款小型电源变压器，就是专门针对runcam、foxeer这几个主流品牌的1190系列摄像头做的适配设计。

先从实际应用场景说，这类小功率变压器主要用在5寸穿越机、3寸涵道机的前端供电回路里，安装位置一般在飞控塔前方的摄像头安装座后侧，那个区域的空间非常局促，周围还要避让图传天线馈线、摄像头调参线，所以设计的时候首先卡死的就是安装边界：整体外形做的是薄型长方体，厚度控制在6mm以内，长宽分别是22mm和18mm，四个角做了R1的倒角，避免尖锐边角刮破线材绝缘层，安装孔位用的是M1.6的通孔，孔距和主流摄像头安装座的孔距完全对齐，不用额外做转接板就能直接固定。

设计思路上没有用常规的工频变压器绕制方案，毕竟航模设备的供电是直流输入，需要先做逆变再变压整流，所以把磁芯选成了高磁导率的锰锌铁氧体磁芯，绕组用多股漆包线并绕，降低高频工作下的集肤效应损耗，毕竟穿越机飞行的时候电机电调的干扰很大，绕组外面加了一层铜箔屏蔽层，屏蔽层单端接供电回路的地，能有效滤除电机转动带来的高频传导干扰，避免画面出现横纹干扰。

实际使用的时候，输入端直接接飞控引出的5V或者电池直出的12V供电都能适配，内部的整流稳压回路做了宽电压输入设计，输入电压范围覆盖4.8V到16V，输出端稳定输出摄像头需要的3.3V/1A额定供电，过流保护阈值设到1.5A，就算摄像头端出现短路，也会先切断变压器输出，不会波及飞控和图传的供电回路，这一点在实际炸机维修的时候特别重要，很多时候炸机导致摄像头线破皮短路，要是没有过流保护，很容易把整个飞控塔的供电都烧穿。

结构细节上，外壳用的是耐高温的ABS材质，毕竟设备仓里电调和电机的热量会往上散，连续大油门飞行的时候仓内温度能到60度以上，普通塑料长时间在这个温度下容易变形，ABS材质的热变形温度在90度以上，完全能满足使用环境要求。引脚部分做了镀金处理，抗氧化能力强，避免在南方潮湿环境下使用出现引脚氧化接触不良的问题，引脚间距留了1.27mm，既可以直接焊在摄像头的供电引脚上，也可以用1.25mm间距的接插件对接，方便不同装机习惯的玩家选择。

之前碰到不少模友用第三方的降压模块给摄像头供电，要么是模块体积太大塞不进机头的狭小空间，要么是没有屏蔽层导致图传干扰严重，还有的模块纹波太大，摄像头拍出来的画面一直有滚动的黑条，这款变压器在设计的时候专门把输出纹波控制在10mV以内，就算是用在对供电稳定性要求很高的高清摄像头上面，也不会出现画面干扰的问题。安装的时候要注意，变压器的屏蔽层接地点要和飞控的接地点连在同一个接地点位上，避免出现地环路干扰，固定的时候尽量不要和图传发射模块贴在一起，虽然有屏蔽层，但长时间紧贴高温的图传模块还是会影响变压器的工作寿命。

从实际装机测试的情况来看，这款变压器的重量只有3.2g，对于对重量极其敏感的穿越机来说，这个重量几乎不会影响整机的重心调配，不管是装在轻量化的3寸花飞机上，还是装在追求速度的5寸竞速机上，都不会带来额外的负重负担。绕组的绕制方式做了分层绕制，初级和次级绕组之间加了绝缘胶带隔离，耐压能到500V以上，就算出现输入电压尖峰，也不会出现初次级击穿的问题，可靠性比市面上常见的贴片降压模块要高不少。

另外在设计的时候也考虑到了不同装机场景的走线需求，输出端的引脚做了两个方向的引出设计，既可以朝前出线接摄像头，也可以朝后出线接飞控供电，不用硬掰线材改变走线方向，减少线材断裂的风险。磁芯的固定用的是耐高温环氧树脂粘接，不会因为飞行中的剧烈震动出现磁芯松动、绕组移位的问题，毕竟穿越机做机动的时候加速度能到10G以上，普通的卡扣固定很容易在大机动下松脱，用环氧树脂粘接的结构强度完全能满足大机动飞行的震动要求。