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隔离电源在轨道交通设备中的EMC(电磁兼容)设计


时间:2017-11-07 作者:仪商网
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仪商讯:机车车辆、供电设备及铁路通信信号设备均是我国外贸的重要项目,城市轨道交通设备更是重要的进口商品;而在《车载电子设备标准》EN 50155-2007标准要求中,更是要求车载设备除需满足基本性能、可靠性指标之外,同时还需满足相应的电磁兼容指标要求。因此,EMC(电磁兼容)相关标准的制定是一件不容忽视的工作。

国际电工委员会(IEC)对电磁兼容(简称EMC)的定义是:在不损害信号所含信息的条件下,使信号和干扰能共存。轨道交通是一种安全运输设备,对设备的可靠性、设备与设备之间的兼容性要求非常高。在恶劣的车内与车外电磁环境当中,如果设备受到干扰而造成误动作、或者损坏则会对设备的安全运行造成非常严重的后果,甚至会导致严重的安全事故。而在我国城市铁路大发展的今天,电磁兼容是轨道交通设备必须解决的问题。


轨道交通设备电磁兼容要求

根据EN50155-2007标准中的电磁兼容部分,轨交设备必须满足EN50121-3-2标准中相关的电磁兼容指标要求,详细如下:



隔离电源在机车走行部监测装置主机中的应用

为保证设备的可靠性,此类设备的主电源会使用隔离模块电源实现,以下为整个系统的电源应用框图,如图1所示:



图 1 机车走行部监测装置主机电源方案框图


如图1所示为机车走行部车载监测装置主机电源应用方案框图,整个系统接入110VDC直流电网。根据EN50155标准要求,110V供电系统需满足0.6UN-1.4UN电压范围,因此主电源需选择一个宽输入电压范围的隔离模块电源。同时整个设备电源整体功率低于30W,考虑到降额问题,推荐URF1D15QB-50WH——输入电压范围满足40-160VDC,且满足EN50155标准,为实现产品可靠性提供第一道保护。
为满足轨道交通电磁兼容标准EN 50121-3-2要求,前端可配置铁路电源专用滤波器,推荐FC-CX3D;
为进一步提供系统可靠性,主控制电路经过二次隔离,使用VRB1205YMD-10WR3用于MCU、显示屏及操作按键等供电;
同时,此设备需要将相关数据传输到司机显示平台,以判断设备工作状况及数据信息,推荐适合长距离传输的485通信。为增加传输可靠性,推荐使用自带隔离电源的485隔离收发模块TD521D485H。
整体电源方案在满足功能需求及安全隔离,同时又便于整体系统简化设计和稳定可靠。


轨道交通设备电磁兼容设计方法


1.1 防护滤波
为使轨道交通设备安全可靠工作,通常主电源会选取国际标准封装的隔离电源进行模块化设计。纵观市场上的轨道交通设备隔离电源,特别是大功率的DC/DC隔离电源。由于受制于体积原因,无法将EMC防护滤波器件集成于模块内部,而轨交设备必须满足相应的电磁兼容标准要求,因此电源厂商会开发配套的滤波器或者提供相应的EMC解决方案供客户端设计选择。所以在设计输入电源滤波时,尽可能按照电源厂商提供的滤波器或EMC解决方案进行设计。
如图1中的EMC防护滤波即使用金升阳铁路电源配套EMC辅助器FC-CX3D进行设计的,同时客户也可以根据自身需求,选择分立器件进行设计。 金升阳电源URF1D15QB-50WH、VRB1205YMD-10WR3针对输入端的EMI滤波、EMS防护均有配套的EMC解决方案供客户设计参考。
选择输入电源滤波方案仅仅是设计的开始,如何对方案进行合理的布局布线,达到最优的效果才是最重要也是最难的。针对输入电源滤波电路布局布线,总结以下三点建议:

关键词:隔离电源 轨道交通 电磁兼容    浏览量:669

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