DCDC 隔离电源在车载轨道中的应用与选型指南.docx

DCDC隔离电源在车载轨道中的应用与选型指南DCDC隔离电源在车载轨道中的应用与选型指南导语：随着铁路行业的不断开展，为了进步车载运行的可靠性和进步乘客的舒适性，大量的电子设备被应用于轨道交通中。背景中国作为拥有全世界一半以上高铁运营里程的国家,在“十三五期间2016年2020年，总的目的是到2020年铁路里程到达15万公里，高速铁路到达3万公里，铁路总规模是增加2.9万公里，其中高速铁路增加1.1万公里。“十三五高铁规划投资额有望打破4万亿元，铁路机车车辆投资额为8000亿元左右。反观中国高铁的国际市场，一批境外工程获得重大进展，印尼雅万高铁、中老铁路已经开工建立，中泰铁路、匈塞铁路塞尔维亚段正式启动，俄罗斯莫斯科喀山高铁工程确定，充分讲明了铁路已经成为“中国制造的一张靓丽名片，是“一带一路规划中政府力推“走出去的重点。开展中国家的铁路建立比方印度，蕴含着宏大的开展潜力。一、车载电子设备的介绍随着铁路行业的不断开展，为了进步车载运行的可靠性和进步乘客的舒适性，大量的电子设备被应用于轨道交通中。车载电子设备的供电主要是由车载辅助供电系统提供，辅助供电系统指的是除为牵引动力系统之外的所有需要用电力的负载设备，包括辅助供电系统和蓄电池系统。一般情况下，车载电子设备供电由充电机输出作为低压母线电源，蓄电池系统正常情况下向TCMS系统、照明系统、无线电等系统进展供电，并在充电机出现临时故障等情况下，起到能量缓冲的作用。图1.蓄电池系统的供电情况车载电子主要由TCMS系统网络控制系统、信号系统、乘客咨询播送系统、空调控制系统等组成；各系统之间都是通过总线进展供电，为了保证每个系统之间都能可靠的运行工作，需要隔离电源对各个子系统进展供电，进而隔离出现故障的车载电子设备，防止故障区域的蔓延。大量的车载电子设备通过列车通讯总线进展互联，驾驶员可通过车载控制器对各个车载电子系统进展控制，可实现遥测FAE翻译“遥测功能，到达远程控制的目的。车载电子设备的自动化、智能化技术应用，对隔离总线提出了更高的要求。图2.典型EMC区域与隔离系统接口情况二、车载电子设备的要求由于车载电子设备种类繁多并且存在着差异性，为了保证车载电子设备都可以知足铁路车载使用的特殊要求，其产品必须需要知足EN50155等标准内容要求；所有车载电子设备接口均需要知足电位差、电磁兼容、人身平安等方面的要求，并且控制外部故障而引起的失效扩散。标准对车载电子设备的要求主要有以下方面：1.环境要求如海拔、温度湿度、冲击振动以及IP等级要求；2.电气要求如电源需求、电气隔离等；3.浪涌和静电放电需求；浪涌试验主要是过电压需求试验，最大需要承受1.4倍常规电压需求；4.EMC要求；包括CE、RE以及CS、RS、Surge、EFT、ESD等要求，对于不同的接口局部，采用不同的等级要求；如图2所示。5.对装置的可靠性、可维修性和预估的使用寿命；如可维修性验证：采用指示灯进展指示，定位故障发生点，方便进展维修；如可靠性运行验证，运行里程不少于10W公里，运行时间不少于1年等要求；6.其他要求：如对于供电中断、跌落等要求，一般模块电源设计难知足10mS中断需求，尤其是对于低压输入产品，需要增加外围输入输出电容知足客户需求；如对于蓄电池的短路保护措施，一般采用防反二极管或机械设计来躲避此方面的失效。三、车载电子设备的电源选型隔离电源作为防止故障扩散的方法之一，在车载电子设备中起着重要的作用；但是车载在运行经过中，存在着各种状态，如剧烈的振动状态；剧烈的外界环境温度变化率等情况出现；普通常规的工业级电源很难知足其使用要求；那么车载电路电源需要要求呢？1.冲击和振动；由于铁路运行环境的性质，铁道车辆会受到冲击和振动。对于安装在铁道车辆上的电子设备必须进展随机振动和冲击试验要求。对于电源模块来讲，采用灌胶固定PCB板载元器件的方法，可有效增强其抗振动和冲击的才能。如金升阳铁路电源R3系列产品可完全知足振动1055Hz10g30MinalongXYZ要求，完全可知足车载振动车体1B类试验要求宽电压输入范围；车载蓄电池的额定供电电压主要有以下几种：24V、48V、72V、96V、110V等5种规格；由于辅助设备启动或感性负载进展切换，会产生浪涌电压或低电压出现；电源设计的输入电压参数可以在0.6VN和1.4VN电压范围内正常工作；并且电源厂家都会兼容多个车载蓄电池电压等级。如1.金升阳铁路电源产品URB1D24YMD-6WR3，输入电压范围为40VDC160VDC，可兼容车载蓄电池72VDC、96VDC、110VDC三个供电电压等级。2.隔离电气要求；车载电子设备的介电试验FAE翻译“介电试验耐压试验的试验电压与车载蓄电池的供电电压相关，其相关要求如下：表1.隔离耐压与蓄电池电压关系