利于铁路应用的即插即用设计

Speeding high-speed train on tracks
即插即用的设计为系统设计者节省了时间和成本,这在许多应用领域都很常见。但到目前为止,这些设计还没有出现在要求苛刻的铁路领域内。RECOM通过一个新型DC/DC系列简化了铁路电力系统的设计,该系列可立即满足所有的铁路标准。

在铁路应用中何谓「即插即用」?

「即插即用」是一个用在各种领域的术语,描述满足应用所有的运作要求的产品,使用者无需再做设定。

在基础上,铁路应用的即插即用产品必须能够在工作环境中生存。与在家庭或办公室的良好环境中工作的消费电源不同,铁路 DC/DC 转换器必须在高温、低温、冲击和振动等极端条件下可靠运行多年。转换器必须满足 EN50155(以及所有相关标准)的要求,以及机车车辆电子设备的性能标准,这基本上包括了所有会移动的轨道车辆,例如火车头、客车、轻轨和货运列车。

EN50155 规定转换器的电气和机械作业环境、设备可靠性和预期使用寿命的最低要求。这些要求超出了「现成」模块化 DC/DC 转换器的能力。例如,铁路应用中的标称系统电压可以在 +25% 到 -30% 之间变化,电压骤降至标称值的 60%,浪涌到标称值的 140%。在 110V 标称系统这意味着 77V–137.5V 的输入电压范围,加上骤降和浪涌可扩展到 66V–154V。

即插即用铁路电源

Product from the RECOM RMD500 series on a blue background
图 1:RMD500-EW 是 RECOM 铁路应用的「即插即用」DC/DC 转换器系列的第一个成员(来源:RECOM)
专为铁路应用设计的 DC/DC 电源如果满足「开箱即用」所有适用的电气和机械标准就等于符合即插即用。电源可以立即投入到铁路应用中,无需任何额外的设计工作因此节省时间和系统成本。

RECOM 的 RMD500-EW 是即插即用 DC/DC 转换器 标准系列的首款转换器,适用于牵引和推进辅助电源、制动、监控、安全、HVAC 和门控系统、数据记录器等铁路应用。

RMD500-EW 为何可以即插即用?

一方面,RMD500-EW 包含 EN50155 要求的所有功能:反极性保护、EMC 和浪涌滤波、浪涌电流限制、10ms 保持时间和输出 ORing 二极管。如果没有包含在内,这些功能就必须透过外部组件来实现。

该电源符合所有相关的铁路环境标准,包括传导和辐射 EMI、机械冲击和振动、热冲击、温度循环、隔离和防火。RMD500-EW 具有宽 4:1 (43–154VDC) 输入范围(170V 峰值)和 24V 输出以及 5.5mm 电气间隙 (OVCIII / PDII) 的增强隔离,适用于标称 72V 和 110VDC 输入,公差和浪涌落在 EN 50155 的限制范围之内。

输出功率为 500W,底板温度需降额高达 95°C无。因此转换器可在 -40°C 至 +70/85°C 的环境温度下工作,由于只需自然对流冷却因此符合 EN50155 OT4(-40°C 至 +70°C)的 ST1 和 ST2(+85°C ) 标准。

在宽输入范围内,即使是轻负载效率高达 95.5%,在紧凑的 209 x 141 x 48mm 封装中实现 高功率密度。RMD500-EW 可以以任何方向安装;螺丝端子提供方便的输入和输出连接。该产品经认证符合 EN 62368-1 和 EN 50155 (S2) 规范,具有 3.5kVAC 额定隔离电压。它极其可靠且坚固,具有全面的短路、输出过压、过流和过温保护。
AC/DC converter circuit diagram
图 2:RMD 内部框图及即插即用功能(来源:RECOM)
图 2 为 RMD500-EW 的内部框图。该设计使用正向拓扑,包含有源钳位复位电路以降低开关损耗,并使用次级侧同步整流器来确保更高的效率。即插即用功能包括集成输入滤波器、反向阻断二极管和保持时间模块。

其他标准功能包括 DCOK 无电压继电器触点、远程开/关以及OR-ing 二极管的有功功率共享,以便在需要增加功率或 n+1 冗余时并联运行。RMD500-EW 的标称 24V 输出电压可通过外部三电阻在 19.2VDC 和 25.2VDC 之间进行微调。环保的 RMD 系列采用无封装设计,因此重量比灌封产品来得轻很多。

该系列的其他产品正在筹备中,将于 2022 年晚些时候推出,额定功率为 600-1000W、300W 和 150W,以适应更广泛的机车车辆和轨道旁应用。

如果这些不能满足特定铁路应用的需求,RECOM 的姊妹公司 PCS 在满足 EN51055 要求的定制设计上拥有丰富的经验。PCS 产品组合也包含机车车辆和轨道旁应用的机架式 AC/DC 和 DC/DC 转换器,功率范围从低到高至 18kW 直流、单相或三相交流输入。电池充电器系列的设计采模块化概念。1.5kW、5kW 或 18kW 级别的所有单元都是可级联的,同时可以并行运行以提高转换器的可用性和可靠性。它们是冗余 n+1 动力装置以及重视安全性和可靠性的机车车辆应用的理想解决方案。电池充电器具有出色的效率和功能特性,例如温度调节输出电压和模拟或数字接口。

如需了解更多信息或访问常见问题和建议,请至 RMD500-EW产品页面。
应用
  系列
1 DC/DC, 150.0 W, Single Output, Chassis mounting RMD150-UW Series
重点
  • 完全符合 EN50155 (S2) 应用的铁路认证
  • 通过 EN50121-3-2、EN50124-1、EN62368-1、EN61373、EN45545-2 认证
  • 适用于自然对流冷却的即插即用装置
  • 标称 24 V 和 110 V 超宽范围输入
2 DC/DC, 300.0 W, Single Output, Chassis mounting RMD300-UW Series
重点
  • 完全符合 EN50155 (S2) 应用的铁路认证
  • 通过 EN50121-3-2、EN50124-1、EN62368-1、EN61373、EN45545-2 认证
  • 适用于自然对流冷却的即插即用装置
  • 标称 24 V 和 110 V 超宽范围输入
3 DC/DC, 500.0 W, Single Output, Chassis mounting RMD500-EW Series
重点
  • 完全符合 EN50155 (S2) 应用的铁路认证
  • 通过 EN50121-3-2、EN50124-1、EN62368-1、EN61373、EN45545-2 认证
  • 适用于自然对流冷却的即插即用装置
  • 标称 72 V 和 110 V 的宽范围输入
4 DC/DC, 40.0 W, Single Output, Chassis mounting RMD40-UW Series
即将推出
  • Fully EN50155 compliant, no external circuits
  • Ultra-wide input range 11:1 reduces product variety
  • Excellent efficiency, lowest power loss, full lifetime
  • Full power up to +85° without heat sink, no derating
5 DC/DC, 75.0 W, Single Output, Chassis mounting RMD75-UW Series
即将推出
  • Fully EN50155 compliant, no external circuits
  • Ultra-wide input range 12:1 reduces product variety
  • Excellent efficiency, lowest power loss, full lifetime
  • Full power up to +85° without heat sink, no derating