对于交通运输系统中的DC/DC转换器,其性能具有特殊要求,必须具有宽输入范围、严苛环境下EMI的抗干扰能力,这使得商业或“标准”工业级器件不太可能成为可靠的解决方案。本文概述了铁路、汽车和工业车辆的应用要求,并介绍了符合规范要求的模块化解决方案。
DC/DC转换器几乎可以应用到所有的电子系统中:消费类、IT类、工业类、运输类等。转换器大多都嵌在系统中,使系统与外界隔离,不受不可预测的电源和环境变化的影响,但交通工具就不同了。DC/DC转换器通常直接由系统电池供电,系统电池也可以为其他负载供电,产生尖峰、浪涌和电压跌落。交通工具的环境也会有冷凝、冲击、振动和极端温度变化的现象。本质上来说,交通工具在不同辐射EMC环境之间移动,包括来自其他车辆、无线电、电视和移动电话天线的排放。模块化DC/DC转换器是已经通过安全认证的,高性能、低成本器件。这些符合交通工具要求的模块通常需要有特殊的设计才能达到目标市场性能标准。
交通运输系统中的应用有不同的标称电压:以铁路为例
铁路可能被视为DC/DC转换器最苛刻的应用之一,标称系统电压的变化可在24和110VDC之间。根据EN 50155-2017“铁路应用-机车车辆上使用的电子设备” ,标称电压可以有+25%/-30%的变化,电压可以低至标称电压的60%,而浪涌可以高达140%。图1总结了可看到的电压范围。根据该标准,持续100ms的浪涌和电压骤降到特定水平不应导致 “功能偏差” ,浪涌长达一秒的情况下可允许性能稍微下降。至于功率转换器,很难说下游设备可接受的降级的程度,因此事实上DC/DC需要在140%的最高浪涌水平下长期地正常工作。