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原创 110V 输入模块-----------铁路及交通应用的当然选择

2008-2-25 22:13 1164 0 分类: 电源/新能源

国际铁路电源标准                                                                                              <?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />


铁路上应用的电器和电子设备,在国际上都有非常严格的规管。在欧洲,最常用的是 IEC571 "铁路车辆上电子设备" 标准。现时称为 EN50155 – "机车车辆用的电子设备" 标准;而在英国,则需用 RIA12。这两个标准在很多方面很相似的,而 RIA12 标准要求有专门对抗浪涌的能力。它们规范的范围包括:


输入电压范围


标称输入电压                        输入范围                            瞬变


VN                        0.7VN – 1.25VN             下限(0.1s 0.6VN


24V                                17 – 30V                           14V


36V                                25 – 45V                           22V


48V                                34 – 60V                           29V


72V                                50 – 90V                           43V                                        


96V                                67 – 120V                          58V  


电源中断及更替过程


  输入电压中断在 10ms 内不应造成设备故障(级别 S2


      设备应要在电源更替过程中断 30ms 内满意地运作(级别 S4


操作温度范围   


操作温度级别          车厢室内温度         车厢室内过温(10 分钟)             电路板环境温度                                                           


T1                    -25 / +<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />55°C              +15°C                         -25 / +70°C                               


T2                    -40 / +55°C              +15°C                         -40 / +70°C  


T3                    -25 / +70°C              +15°C                         -25 / +85°C                                                                 


TX                   -40 / +70°C               +15°C                        -40 / +85°C                              


冲击及震动 – EN 50155IEC 571


频率范围:    5 150Hz


交岔频率:    8.2Hz


位移幅度:    7.5mm(小于交岔频率)


加速度:      20m/s2


冲击:        50m/s2 半正弦波,50ms


瞬变及浪涌


RIA 12 规定设备必须能承受大于正常电压 3.5 倍的过压浪涌,浪涌持续时间标明是 20ms,源阻抗是 0.2 。标出过压浪涌是正常输入电压之 3.5 倍,每个输入电压的最大输入浪涌是:


                 VN                     3.5(VN)


                  ——————————————


                  24V                   84V


                  36V                   126V


                  48V                   168V


                  72V                   252V


                  96V                   336V


                  110V                  385V


铁标与欧盟标准的比较


表(1):主要的电气标准


欧盟标准 EN IEC                 对应的中国铁标 TB/T


EN50155 / IEC60571:1998            TB/T3021-2001 铁道机车车辆电子装置


EN50155:2001 / IEC61373:1999        TB/T3058-2002 铁路应用 - 机车车辆设备、冲击和振动试験(与 IEC61373:1999 相同)


EN50121-3-2:2000                   TB/T3034-2002 机车车辆电气设备电磁兼容性、试験及其限值


注:TB/T 通常依据 EN/IEC 标准或把部份标准与 TB/T 整合。


表(2):其它 TB/T 标准


TB/T 3035-2002 列车通信网络(参考 IEC 60375:1999 IEEE 1473:1999


TB/T 3063-2002 旅客列车DC600V供电系统技朮条件


TB/T 3062-2002 铁道客车通信连接器技朮条件


TB/T 3052-2002 列车无线调度通信系统制式及主要技朮条件


Vicor 针对铁路应用中的能力:EN50155:2001 中对环境(EN50125-1)及 振动/冲击(EN61373)的满足


由于在铁路运输系统里的工作环境及由蓄电池供电是比较特殊的,Vicor 能提供 24Vdc48Vdc72Vdc96Vdc 100Vdc 输入范围的标准 DC-DC 转换器模块配合不同蓄电池供电的铁路系统。另外,铁路应用的环境可以是十分恶劣的,因此 Vicor 亦特别针对欧洲铁道标准 EN50155 中要求,把 VI-200 Maxi DC-DC 转换器模块作一系列对环境(EN50125-1)和振动/冲击(EN61373)的测试能否达标。更特别透过第三者独立测试验证实验室 – NTS,做振动/冲击测试来证明模块可以达标。再加上所有模块内均灌上特别的灌封材料,确保模块的抗振及抗冲击能远远超过 EN50155 的要求(可达 50m/s²)。                            


在测试中,随意在 Vicor VI-200 MaxiMiniMicro 两系列中各选一个 110Vdc 输入的型号(各 15 个模块为一组)进行下列的 EN50155 各项提及的测试。而每组的各模块都是完全没有变质地完成所有测试而达标。而整份测试报告更可在网站下载。


测试要求:


每一模块在送往测试前都通过工厂里标准的出厂前 ATE 测试;


<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" /><?xml:namespace prefix = w ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:word" />随意性振动测试装配(在 NTS);


5grms


50150Hz @ 0.1725 g2/Hz


三个互相垂直轴向;


每轴向 5 小时。


机械式冲击测试装配(在 NTS);


峰值加速度:5g/2g/1g 半正弦波;


维持时间;50ms/20ms/10ms


三个互相垂直轴向;


6 次冲击。


温度/相对湿度测试;


温度:55°C


相对湿度:95% RH


10 小时。


工作温度测试;


85°C 加电工作 6 小时继而 -40°C加电工作 2 小时。


再做工厂里标准的出厂 ATE 测试;


结果:没有损坏或品质下降。



应用提示                                                                                                         


符合 110V 输入铁道应用之高能量浪涌要求


牵引及滚动器材之直流控制系统之瞬变及浪涌通用规范 RIA12,是铁路工业联会(RIA)制定,此项规格要求相关器材必需承受 20ms,相当于正常 110V 输入之 3.5 倍之过压,即是浪涌电压是 385V 维持 20ms。该过压脉冲之源阻抗是 0.2。这会表示若一拑压器件把该浪涌拑在 160V 需消耗达 3600J 能量,而一般瞬变抑制器件只能承受数焦耳能量,故到底有什么解决方案呢?答案是使用串接导通功率器件(适当的 MOSFET)形成有源拑位电路。


下图是一个有源拑位电路例子示意。当发生过压时,触发 D2 导通从而把 Q1 栅极拑在 D2 齐纳电压,而输出电压就只能大约是 D2 电压减去 Q1 之栅源偏压从而保护了下游之 DC-DC 转换器。在正常操作下,D2 并不导通,故 R3D2 就像不存在一样。在此很简单就能使 Q1 在全饱和导通之低功耗状态,就是利用 U1 之振荡信号,该信号驱动电荷泵,而它是由两个 1N4148 二极管及该 470pF 电容构成,所有 Vicor DC-DC 转换器,包括 MaxiMiniMicro VI-200/J00 系列都适合使用这个方法,请联络 Vicor 应用工程部。而使用 Vicor VI-200/J00 DC-DC 转换器,特别地 110V 输入之 VI-2T- 型号则可选择直接利用 Gate-out 信号代替 U1,更为简化。



Vicor之应用笔记 "利用模块化 DC/DC 变换器来满足欧洲铁路应用的标准" 有更详尽的内容,该应用笔记还述及 EN50155 铁路应用之快速瞬变及输入标准等内容。该笔记所示之电路图与下图略有差异,也能达到同样的瞬变保护目的。


 


成功的案例                                                                                     


香港地铁 广播系统


Vicor 电源模块具备高可靠性、多种标准输出组合和宽输出可调范围的特性,           


香港地下铁路在列车改进上采用了多种VI-200/VI-J00 系统模块,包括紧急制动系统、


照明设备等。


最近的广播系统更新选用了 VI-200 系统模块,提供 30Vdc 输出予广播设备。


南韩最新高速客车 – KTX-II


基于优越及高可靠性,Vicor 的模块早已被广泛应用在南韩的铁路工业,例如南韩最新型号高速客车(KTX-II)便应用了大量 Vicor 模块于车上不同系统,包括驱动控制、电池充电、列车控制及侦错、静态换流器及通讯系统(广播、无线电及乘客资讯显示)等。


火车卤素前大灯


Vicor 全砖型模块(V110A28T400BL110V 输入,输出 28V 400W)被应用在铁路中的


卤素前大灯设计。Vicor V110 系列中的大功率输出模块,正适合此类应用。


这个项目中使用Vicor 模块,是因它广阔的输入电压范围:66-154Vdc 及其可在较低


储存及工作温度的特性;把模块的基板安装在冷板上使设计更容易。同时,由于每个


模块内部已灌胶,能承受及应用在强烈振动及冲击的环境中(通过 EN50155 振动及


冲击验证)。


火车上的 LED/LCD 显示屏


当您使用火车时,可知道新型的 LED/LCD 显示屏也是由 Vicor 模块供电的? 每个


车室安装的屏幕可显示包括下一站、终点站、新闻、天气预报等清晰的资料。


Vicor VI-J00/ VI-200 系列中的 "T" 输入电压范围(66V 160Vdc)模块,具高


可靠性、体积少、轻巧、容易使用等特性, 正适合此类应用。


 


产品资讯                                                                                     


110V 输入模块-----------铁路及交通应用的当然选择


Vicor 拥有业内最齐全的 110V 输入 DC-DC 转换器模块系列


VI-200/J00 系列的输入范围是 66-160V,可选输出电压由 1V 95V,输出达 200W3000Vrms 隔离。


MaxiMini Micro 系列的输入范围是 66-154V,输出功率 50-400W,特有宽阔输出电压调节,输出电压范围:330mV 52.8V 8 种输出电压,5 种温度级别,6 款引脚款式和 3 款基板款式。满足 EN50155 震动及撞击要求。


这些模块是采用先进的功率转换、控制及封装技术,令产品无论在性能表现、可靠性、灵


活性及成本效益等均胜人一筹。模块采用开关频率极高的零电流及零电压拓朴,令转换器的功


率密度和效率很高,而噪声很低。而且这些模块是完全灌封的,能抵受撞击及震动,是为铁路


及交通运输等要求牢固及可靠供电设备的应用而开发的。


其它特性还包括配合 EN50155 规格的宽输入范围;效率可达 90%(高输出电压模块)。


用户还可以利用 Vicor 专利的智能系统 – PowerBench™ 自行组配不同的输入、输出及封装


规格,并且可以在线上实时修改。


应用:


各类铁路及交通系统如列车讯号及通信系统、资讯显示屏、照明设施、控制系统、售票机、车厢娱乐设备、车厢广播系统、电动门开关、电源管理系统、列车驱动器及制动系统等。


铁道机车车辆有很多电子装置设备,需要可靠的电源供电。国内国外都各有特定铁道行业标准,规范设备要符合的水平,例如振动冲击环境试验、高低温试验、电气性的浪涌瞬态承受试验、电磁兼容试验等等。要符合这些严苛的条件,需要使用高性能可靠耐用的功率组件,这是因为在进行设备试验的时候,电源部件是首当其冲的。




模块大小


输入电压范围


输出电压选择


输出功率选择


 


 


 


< 5V


5V


≥10V


VI-200 系列


66 – 160V


1 – 95V


30A


150W


150W


VI-J00 系列


66 – 160V


1 – 95V


20A


75W


100W


模块尺寸


输入电压


输出电压


 


 


3.3V


5V


12V


15V


24V


28V


36V


48V


全型


66 – 154V


200W


300W


400W


400W


400W


400W


400W


400W


小型


66 – 154V


100W


150W


200W


200W


200W


200W


200W


200W


微型


66 – 154V


50W


75W


100W


100W


100W


100W


100W


100W


 


 


 


 


 


 


此外,还有其他符合EN50155输入规定的模块。




中国铁道行业标准 TB/T 3021-2001(等效采用IEC60571:1998EN50155)铁道机车车辆电子装置
由蓄电池供电的装置要求的电源电压变化


 


由不带电压调整器的蓄电池供电 *


 


标称输入电压


输入范围


瞬变


Vicor DC-DC 模块输入范围(系列)


(VN)


0.07(VN) –
1.25(VN)


下限(0.1s)
0.6(VN)


上限(1s)
1.4(VN)


VI-200


VI-J00


Maxi / Mini / Micro


24V


17 – 30V


14V


34V


V=10 – 36V6


V=10 – 36V1


V24=18 – 36V7


36V **


25 – 45V


22V


61V


2=21 – 56V2


2=21 – 56V2


 – – – – 


48V


34 – 60V


29V


67V


N=36 – 76V3


N=36 – 76V3


V48=36 – 75V8


72V


50 – 90V


43V


101V


4=55 – 100V4


4=55 – 100V4


 – – – – 


96V


67 – 120V


58V


135V


V=66 – 160V5


V=66 – 160V5


V110=66 – 154V8


110V


77 – 137V


66V


154V


V=66 – 160V5


V=66 – 160V5


V110=66 – 154V8


* 这个要求比由带电压调整器的蓄电池供电的要求严峻,范围更宽(0.8VN 1.3VN)。


** TB/T 3021-2001 中不含 36V 蓄电池供电。


1. 下限为 18V 5. 下限为 36V


2. 18Vin 时,欠压带载 75% 6. 下限为 10V


3. 下限为 36V 7. 在输入>17.9V 起动后,在输入电压降至 16Vin 时,仍可带 75% 负载


4. 48Vin 时,欠压带载 75% 8. 有欠压关机功能


侯向荣
 
************************************
西安方元明科技发展有限公司
联系地址:西安科技路10号华奥大厦C24
TEL: 029-88248339  88271485
分机:8828
FAX: 029-88226004
MSN:fangyuanming2133@hotmail.com
E-Mail: houxiangrong@fy-ic.com
Web:  http://www.fy-ic.com
http://www.netcomponents.cn
*************************************




 







系列


VI-200


VI-J00


Maxi


Mini


Micro


型号


VI-2Tx-xx


VI-JTx-xx


V110Axxxxxxx


V110Bxxxxxxx


V110Cxxxxxxx


输入范围


66 – 160V


66 – 154V


输出电压


1 – 95V


3.3 – 48V


最高输出功率


150W


100W


400W


200W


100W


尺寸


4.6" x 2.4" x 0.5"


2.28" x 2.4" x 0.5"


4.6" x 2.2" x 0.5"


2.28" x 2.2" x 0.5"


2.28" x 1.45" x 0.5"


工作温度


   E


-10 +85


-10 +100


-10 +100


   C


-25 +85


-25 +100


-20 +100


   I


-40 +85


-40 +100


不适用


   T


不适用


-40 +100


   H


不适用


-40 +100


   M


-55 +85


-55 +100


-55 +100


调节范围


50 – 110%


10 – 100%


特性


3,000Vrms 隔离


100、无额降、3,000Vac 隔离、
逻辑使能/关机、可作偏压源给外围电路


保护


OVPOCPOTP


OCP


OCPUVPOVPOTP、模块故障告警


撞击及震动


EN50155 环境测试报告


瞬变及尖峰保护
(建议电路,请联系
Vicor 应用工程师


瞬态保护电路     符合 EN50155 和 RIA12


安全认证


cULus、cTÜVus、CE标签


其它 EN50155.IEC571
输入范围模块系列


24V、36V、48V、72V、96V


24V、48V


 


西安方元电子有限公司自1994年开始推广国外进口电源,现专业经销美国VPTMDIVICOR、法国GAIA、日本COSEL、台湾CINCON等国外著名品牌电源。产品广泛应用于军工、铁路、电力、医疗、自动化生产设备、广播设备、电梯、通信及仪器等, 客户遍布全国各地。




 



     


VICOR系列
美国VICOR公司产品输入范围10-425Vdc85-264Vac,输出范围1-100 Vdc ,功率为10-2400W,温度为-55+100℃(最宽)


 



 


COSEL系列
日本COSEL产品输入范围4.5-400Vdc85-264Vac,输出范围1.8-48 Vdc ,功率为1.5-1600W,温度为-40+100℃(最宽)


 



 


GAIA系列
法国GAIA公司产品输入范围4.5-155Vdc,输出范围3.3-24 Vdc ,功率为4-150W,温度为-55+105℃(最宽)


 



 


CINCON系列
台湾CINCON公司产品输入范围3-75Vdc90-264Vdc,输出范围0.9-48 Vdc ,功率为1-200W,温度为-40+100℃(最宽)


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


引进国外先进技术,是我们努力的方向,我们将不断开拓,特别专注于电源方面的发展,务求把覆盖面加强,以期做到客户需要任何电源,我们均能供应,当然,这不是轻易可以达到,但我们正朝着这方面迈进



侯向荣
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西安方元明科技发展有限公司
联系地址:西安科技路10号华奥大厦C24
TEL:029-88248339 88271485
分机:8828  FAX:029-88226004            


MSN:fangyuanming2133@hotmail.com                   E-Mail: houxiangrong@fy-ic.com

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