【鐵道認證隔離型DC-DC電源轉換器】性能零死角大解密(上)

前言

EN 50155是歐洲針對鐵道用電子設備所制定的標準,多數國家都會選擇參考此法規,測試標準從輸入電壓規格、I/O隔離電壓、絕緣電壓、電磁兼容性(EMC)、機構……等多項測試,以及對於嚴苛環境的可靠度測試,像是工作溫度、冷卻、濕度、振動與衝擊測試。

MINMAX的鐵道認證DC-DC轉換器全數通過EN 50155認證,支援功率範圍從3瓦到150瓦,包裝有DIP、2”X1”及四分之一磚的國際包裝可供選擇,並支援寬輸入電壓、寬操作溫度範圍、加強型絕緣、完整異常保護、遙控開關功能、輸出電壓微調功能、輸出電壓遙測…等,另外還通過防火保護測試EN45545-2、鐵道電磁相容(EMC)標準EN50121-3-2、震動與衝擊可靠度測試標準EN61373、 環境測試IEC 60068-2-1-2-30、國際安規IEC 62368-1認證與CE標誌。

經由PCB佈局設計及熱管理設計最佳化,不管輸入電壓,輸出電流,環境溫度的劇烈變化,MINMAX的產品也能保持整體效率、功率損耗以及發熱的高穩定度表現,甚至能在剛啟動瞬間即滿足後端負載系統100%電流與功率需求,迅速供應額定輸出電壓,滿足最佳化的系統負載驅動能力要求。

MINMAX不僅提供合適的產品,像是客戶在開發過程中使用MINMAX產品所需的分析與驗證,或是依照客戶需求做特別設計,全面性的服務來贏得終端使用者的信任與支援。MINMAX竭誠為您服務,讓您的客戶也能密切的與您們合作。

寬輸入電壓範圍

鐵路直流系統的配電電壓有24V、28V、36V、48V、72V、96V、110V。為了覆蓋瞬態條件,電壓範圍必須包括額定中心電壓的 0.6 到 1.4 倍。

MINMAX的鐵道認證DC-DC轉換器多數能支援4:1的寬輸入電壓範圍,實際範圍包含9-36, 18-75, 40-160VDC,能應付所有鐵道設備的電壓需求,更開發出36-160VDC的輸入電壓規格,用於需要低電壓啟動的應用場合。


圖1-能在額定輸入範圍內提供100%輸出功率

高精準的輸出電壓

一般來說鐵道蓄電池中是沒有電壓穩定裝置的,因此 MINMAX 鐵道認證直流對直流電源模塊,在操作期間中,是必須承受鐵道蓄電池的以下三種情況:

  • 0.7 Vn 至 1.25 Vn 的電壓波動
  • 0.1 秒鐘下降 0.6 Vn 幅度
  • 蓄電池啟動過程中一秒的 1.4 Vn 的突波電壓。


因此MINMAX的鐵道認證產品皆採用超高精准輸出電壓設計,可防止因輸入電壓、輸出負載電流和環境溫度的不確定性導致對鐵路運行系統造成負面影響。此外,MINMAX的鐵道認證產品更提供了54V的輸出電壓可供選擇,特別適用於PoE(乙太網路供電)的應用場合,可有效補償在長距離的電力傳輸中,所造成的電壓損失。


圖2-穩定且精準的輸出電壓準度是必須的

高隔離耐壓搭配加強型絕緣系統

MINMAX的鐵道認證產品具備加強型絕緣、隔離電壓2KVAC以及全真空封裝,來創造出堅固的絕緣屏障與隔離耐壓能力,藉以保護敏感的系統電路在列車運行中不受到雜訊、電磁干擾、電源母線波動、電擊、浪湧、瞬態尖峰電壓、電力架構的絕緣擊穿、機械損壞、火災以及PCB電路板間產生的氣隙、電弧和接地回路的短路,能為長期運行的鐵道設備提供最佳安全保障。


圖3-MINMAX的鐵道認證產品皆通過加強絕緣的2KVAC隔離耐壓測試

出色的熱結構設計

透過最佳化的熱結構設計(如高導熱膠、低熱阻元件和優化的PCB結構)確保更好的熱性能和長期導熱結構,能為長期運行在嚴苛環境的鐵道設備提供最佳安全可靠的保證。


圖4-採用最佳化的熱設計

許多鐵道應用環境在夏季,溫度可達到+60°C或更高;冬天經常降至-30°C甚至更低。

因此如何將產品的操作環境溫度範圍拓寬是個重要的課題。而MINMAX的鐵道認證產品皆通過最佳化的整體電氣和熱結構設計,可支持 -40°C 至 +85°C 溫度範圍,以滿足鐵路應用的嚴苛要求。

良好的散熱輔助機制

多數MINMAX的鐵道認證產品提供三種不同高度的散熱器供選擇,滿足不同操作溫度需求的使用場合。


圖5-提供彈性選擇的散熱器選項

出色的EMC性能

MINMAX的鐵道認證產品透過雜訊濾波技術的提升,可以實現出色的EMC性能,有助於降低電源模組對系統中的電磁干擾,進而改善系統傳導性及輻射性的EMI性能,以及靜電(ESD)、雷擊浪湧(Surge)、電子快速脈衝(EFT)、傳導抗擾(CS)、輻射抗擾(RS)與電源頻率磁場耐受(PFMF)等方面的EMS 性能。


圖6-傳導EMI符合EN 50121-3-2標準


圖7-輻射EMI符合EN 50121-3-2標準


圖8-通過EN 55024的EMS多樣測試標準