No.29872
作者：XAFANGYUAN
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标题：XAFANGYUAN:110V 输入模块-----------铁路及交通应用的当然选择
摘要：No.29872110V 输入模块-----------铁路及交通应用的当然选择 国际铁路电源标准
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） 0.7（VN） – 1.25（VN） 下限（0.1s） 0.6（VN）
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 / +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 50155，IEC 571
频率范围： 5 至 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 或 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 及 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 24Vdc、48Vdc、72Vdc、96Vdc 及 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 和 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 的 VI-200 及 Maxi、Mini、Micro 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；
随意性振动测试装配（在 NTS）；
共 5grms；
50–150Hz @ 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；
共 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 R3、D2 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 之 DC-DC 转换器，包括 Maxi、Mini、Micro 及 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 之 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， ......
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