Gaia电源:铁路应用的变频器选择

考虑到典型的铁路规格，“标准”商业部件很少是一个好的解决方案。尽管COTS产品可能满足选定的性能参数，但它们通常没有长期的支持保证，而且铁路应用范围需要多个部件。许多可用的产品也具有有限的隔离等级——可能只是功能性的，而通常需要更高等级的基础或增强型。COTS零件通常还需要广泛的支持电路来满足EMC和供应变化规格，从而消耗空间，增加部件和组装成本。

在所涉及的功率水平下，难以满足应用规模的DC-DC转换器的通用规范；随着功率的增加，EMC滤波器更大、更复杂，在下降和中断期间保持电容器更大，在较高功率下实现宽输入范围更困难，转换器必须在低输入电压下承受高电流应力。同时，组件必须额定为最高输入电压，从而在成本和效率上做出妥协。结果是，具有理想的宽输入范围、EMC和环境性能的DC-DC转换器只能在非常低的功率下使用，或者在较高的功率水平下体积庞大且效率低下。

优化的轨道DC-DC转换器正在变得可用

法国GAIA最近推出的产品使用了创新但优雅的转换拓扑结构，提高了板载DC-DC转换器的额定功率，同时保持了非常紧凑的格式，并以高效率满足标题导轨规格。例如，封装中的80W仅为50 x 44 x 12.9mm（图2），具有12VDC至160VDC/176VDC峰值的超宽输入范围（额定60W低于36VDC输入），具有强化隔离。如图1所示，该输入范围涵盖了从24VDC到110VDC标称值的所有正常输入静态公差，以及EN 50155和RIA12分别定义的154VDC和165VDC的1秒瞬态。还包括NF-F 01-510标准中定义的176VDC的100ms瞬态。在低端，最低12VDC的所有标准中的100ms断电也在转换器范围内。该特定产品的额定外壳温度为-40°C至+105°C，适用于任何轨道应用，并密封以承受恶劣的环境条件。引用的MTBF和寿命非常高（根据Mil HDBK 217F GB，通常高于1000千赫兹，在相同的标准条件下，通常的数字通常为300至500千赫兹），有助于磁反馈，避免了光耦合器及其长期退化问题。

预调节模块可处理更高的浪涌并增加其他好处

在铁路应用中，不总是需要符合RIA12规定的3.5x额定值的高能量浪涌，因此最好通过可选的“预调节”阶段进行处理，该阶段通常将电压调节至160VDC以下。该级由同一供应商作为模块提供，与80W、40W和20W的DC DC相匹配，具有内置的反极性/电流保护，具有对电源快速瞬变和DC-DC转换器产生的传导发射的抗扰性滤波。该模块还具有一种新颖的布置，其中一个小型升压转换器将电容器保持在恒定的高电压，无论输入DC轨道是什么，低至12VDC。如果发生电源中断，电容器被切换到下游DC-DC转换器输入端以提供保持。由于能量储存在高压下，并且在DC-DC转换器下降之前，电容器可以放电至12VDC，因此只需要相对较小的外部连接电容器即可满足EN 50155 S3类20ms中断规范。模块尺寸为48.5 x 40.7 x 12.7mm。它包括一个启用输入、一个故障标志、软启动、超温停机和防过载浪涌限制电路保护。概要如图3所示。