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鐵路車載電子設備產品需滿足EN50155等標準內容要求,并且車載電子設備接口均要滿足電位差、電磁兼容、人身安全等方面的要求,要控制外部故障而引起的失效擴散。
主要要求如下:
環境要求:如海拔、溫度濕度、沖擊振動以及IP等級等。
電氣要求:如電源要求、電氣隔離等。
浪涌和靜電放電要求:浪涌試驗主要是過電壓試驗,最大需要承受1.4倍常規電壓等。
EMC要求:包括CE、RE以及CS、RS、Surge、EFT、ESD等,對于不同的接口部分需要采用不同的等級。
對裝置的可靠性、可維修性和預估的使用壽命要求:如可維修性驗證,采用指示燈進行指示,可定位故障發生點,方便進行維修。如可靠性運行驗證,運行里程不少于10W公里,運行時間不少于1年等。
其他要求:如對于供電中斷、跌落等。
采用隔離電源是防止故障擴散的方法之一,在車載電子設備中起著重要的作用。但是車載在運行過程中,存在著各種狀態,如劇烈的振動狀態、劇烈的外界環境溫度變化率等情況出現,常規的工業級電源模塊很難滿足其使用要求。
鐵路車載電子設備對供電電源的要求?
電源沖擊和振動的要求:
由于鐵路運行環境的性質,鐵道車輛會受到沖擊和振動。對于安裝在鐵道車輛上的電子設備必須進行隨機振動和沖擊試驗。對于電源模塊來說,采用灌膠固定PCB板載元器件的方法,可有效增強其抗振動和沖擊的能力。
一般車載蓄電池的額定供電電壓有24V、48V、72V、96V、110V等5種規格,由于輔助設備啟動或者感性負載進行切換,會產生浪涌電壓或者低電壓出現,電源設計的輸入電壓參數能夠在0.6VN和1.4VN電壓范圍內正常工作,并且電源廠家都會兼容多個車載蓄電池電壓等級。
電源隔離電氣的要求:
車載電子設備的介電試驗(耐壓試驗)的試驗電壓與車載蓄電池的供電電壓相關,對于車載電子設備的供電類型不確定的話,如110V蓄電池可能浮沖至125V以上情況出現,或低壓變壓器可能會產生大于125V電壓,建議采用1500VAC隔離的使用要求,可滿足瞬時過電壓時的電氣隔離要求。其相關要求如下:
電源溫度和濕度的要求:
為了滿足長途鐵道機車的溫度變化范圍和濕度范圍要求,車載電源需滿足環境溫度-40℃~85℃的使用要求,并且通過高低溫循壞和濕熱交變等可靠性試驗驗證。
電源浪涌的要求:
每個國家對特殊浪涌的要求不一致,如英國鐵路標準RIA12要求與供電電源蓄電池連接的電子設備,必須能夠經受兩種波形:一種是1S 1.5倍輸入電壓波形,另一種是3.5倍輸入電壓,持續時間20mS的浪涌電壓。該浪涌脈沖電壓的源阻抗為0.2Ω,如果考慮供電蓄電池額定電壓為110VDC,那么如果只是采用單一的鉗壓器件進行防護,很難吸收(設鉗位電壓VC為160VDC)高達=2475J的能量,一般瞬時鉗壓抑制器件很難滿足要求,需要專門的電路或者模塊來滿足標準要求。
其他要求:
一般電源模塊設計難以滿足10mS中斷需求,尤其是對于低壓輸入產品,需要增加外圍輸入輸出電容滿足客戶需求。如對于蓄電池的短路保護措施,一般采用防反二極管或者機械設計來規避此方面的失效。