DC-DC隔离电源在车载轨道中的应用与选型指南

本文介绍了轨道交通车载电子设备的供电需求与分类，，并结合《车载电子设备标准》EN50155-2007要求，提出车载电子设备中的DC/DC电源模块选型需考虑的要求，包括隔离电压、输入电压范围要求、工作温度范围、以及要求的EMC特性等，最后针对上述要点推荐了用于车载电子设备单元的隔离DC/DC电源模块选型指导。

中国作为拥有全世界一半以上高铁运营里程的国家,在“十三五”期间(2016年~2020年)，总的目标是到2020年铁路里程达到15万公里，高速铁路达到3万公里，铁路总规模是增加2.9万公里，其中高速铁路增加1.1万公里。“十三五”高铁规划投资额有望突破4万 亿元，铁路机车车辆投资额为8000亿元左右。

反观中国高铁的国际市场，一批境外项目取得重大进展，印尼雅万高铁、中老铁路已经开工建设，中泰铁路、匈塞铁路塞尔维亚段正式启动，俄罗斯莫斯科—喀山高铁项目确定，充分说明了铁路已经成为“中国制造”的一张靓丽名片，是“一带一路”规划中政府力推“走出去”的重点。发展中国家的铁路建设比如印度，蕴含着巨大的发展潜力。

一、车载电子设备的介绍

随着铁路行业的不断发展，为了提高车载运行的可靠性和提高乘客的舒适性，大量的电子设备被应用于轨道交通中。车 载电子设备的供电主要是由车载辅助供电系统提供，辅助供电系统指的是除为牵引动力系统之外的所有需要用电力的负载设备，包括辅助供电系统和蓄电池系统。

一般情况下，车载电子设备供电由充电机输出作为低压母线电源，蓄电池系统正常情况下向TCMS系统、照明系统、无线电等系统进行供电，并在充电机出现临时故障等情况下，起到能量缓冲的作用。

图1.蓄电池系统的供电情况

车载电子主要由TCMS系统(网络控制系统)、信号系统、乘客咨询广播系统、空调控制系统等组成;各系统之间都是通过总线进行供电，为了保证每个系统之间都能可靠的运行工作，需要隔离电源对各个子系统进行供电，从而隔离出现故障的车载电子设备，防止故障区域的蔓延。

大量的车载电子设备通过列车通信总线进行互联，驾驶员可通过车载控制器对各个车载电子系统进行控制，可实现遥测功能，达到远程控制的目的。车载电子设备的自动化、智能化技术应用，对隔离总线提出了更高的要求。

图2.典型EMC区域与隔离系统接口情况

二、车载电子设备的要求

由于车载电子设备种类繁多并且存在着差异性，为了保证车载电子设备都能够满足铁路车载使用的特殊要求，其产品必须需要满足EN50155等标准内容要求;所有车载电子设备接口均需要满足电位差、电磁兼容、人身安全等方面的要求，并且控制外部故障而引起的失效扩散。

标准对车载电子设备的要求主要有以下方面：

1.环境要求 如海拔、温度湿度、冲击振动以及IP等级要求;

2.电气要求 如电源需求、电气隔离等;

3.浪涌和静电放电需求;浪涌试验主要是过电压需求试验，最大需要承受1.4倍常规电压需求;

4.EMC要求;包括CE、RE以及CS、RS、Surge、EFT、ESD等要求，对于不同的接口部分，采用不同的等级要求;如图2所示。

5.对装置的可靠性、可维修性和预估的使用寿命;如可维修性验证：采用指示灯进行指示，定位故障发生点，方便进行维修;如可靠性运行验证，运行里程不少于10W公里，运行时间不少于1年等要求;

6.其他要求：如对于供电中断、跌落等要求，一般模块电源设计难满足10mS中断需求，尤其是对于低压输入产品，需要增加外围输入输出电容满足客户需求;如对于蓄电池的短路保护措施，一般采用防反二极管或者机械设计来规避此方面的失效。

三、车载电子设备的电源选型