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鐵路車載電子設(shè)備供電電源的要求

2020-05-26

鐵路車載電子設(shè)備產(chǎn)品需滿足EN50155等標準內(nèi)容要求,并且車載電子設(shè)備接口均要滿足電位差、電磁兼容、人身安全等方面的要求,要控制外部故障而引起的失效擴散。

 

主要要求如下:

環(huán)境要求:如海拔、溫度濕度、沖擊振動以及IP等級等。

電氣要求:如電源要求、電氣隔離等。

浪涌和靜電放電要求:浪涌試驗主要是過電壓試驗,最大需要承受1.4倍常規(guī)電壓等。

EMC要求:包括CERE以及CSRSSurgeEFTESD等,對于不同的接口部分需要采用不同的等級。

對裝置的可靠性、可維修性和預(yù)估的使用壽命要求:如可維修性驗證,采用指示燈進行指示,可定位故障發(fā)生點,方便進行維修。如可靠性運行驗證,運行里程不少于10W公里,運行時間不少于1年等。

其他要求:如對于供電中斷、跌落等。

 

采用隔離電源是防止故障擴散的方法之一,在車載電子設(shè)備中起著重要的作用。但是車載在運行過程中,存在著各種狀態(tài),如劇烈的振動狀態(tài)、劇烈的外界環(huán)境溫度變化率等情況出現(xiàn),常規(guī)的工業(yè)級電源模塊很難滿足其使用要求。

 

鐵路車載電子設(shè)備供電電源的要求

電源沖擊和振動的要求:

由于鐵路運行環(huán)境的性質(zhì),鐵道車輛會受到?jīng)_擊和振動。對于安裝在鐵道車輛上的電子設(shè)備必須進行隨機振動和沖擊試驗。對于電源模塊來說,采用灌膠固定PCB板載元器件的方法,可有效增強其抗振動和沖擊的能力。

 

一般車載蓄電池的額定供電電壓有24V48V72V96V110V5種規(guī)格,由于輔助設(shè)備啟動或者感性負載進行切換,會產(chǎn)生浪涌電壓或者低電壓出現(xiàn),電源設(shè)計的輸入電壓參數(shù)能夠在0.6VN1.4VN電壓范圍內(nèi)正常工作,并且電源廠家都會兼容多個車載蓄電池電壓等級。

 

電源隔離電氣的要求:

車載電子設(shè)備的介電試驗(耐壓試驗)的試驗電壓與車載蓄電池的供電電壓相關(guān),對于車載電子設(shè)備的供電類型不確定的話,如110V蓄電池可能浮沖至125V以上情況出現(xiàn),或低壓變壓器可能會產(chǎn)生大于125V電壓,建議采用1500VAC隔離的使用要求,可滿足瞬時過電壓時的電氣隔離要求。其相關(guān)要求如下:

 

電源溫度和濕度的要求:

為了滿足長途鐵道機車的溫度變化范圍和濕度范圍要求,車載電源需滿足環(huán)境溫度-40~85℃的使用要求,并且通過高低溫循壞和濕熱交變等可靠性試驗驗證。

 

電源浪涌的要求:

每個國家對特殊浪涌的要求不一致,如英國鐵路標準RIA12要求與供電電源蓄電池連接的電子設(shè)備,必須能夠經(jīng)受兩種波形:一種是1S 1.5倍輸入電壓波形,另一種是3.5倍輸入電壓,持續(xù)時間20mS的浪涌電壓。該浪涌脈沖電壓的源阻抗為0.2Ω,如果考慮供電蓄電池額定電壓為110VDC,那么如果只是采用單一的鉗壓器件進行防護,很難吸收(設(shè)鉗位電壓VC160VDC)高達=2475J的能量,一般瞬時鉗壓抑制器件很難滿足要求,需要專門的電路或者模塊來滿足標準要求。

 

其他要求:

一般電源模塊設(shè)計難以滿足10mS中斷需求,尤其是對于低壓輸入產(chǎn)品,需要增加外圍輸入輸出電容滿足客戶需求。如對于蓄電池的短路保護措施,一般采用防反二極管或者機械設(shè)計來規(guī)避此方面的失效。