전력 통합 모듈 효과적이고 쉽게 철도 애플리케이션에 적용하는 것은 점점 더 많은 전원 공급 장치 제조업체의 큰 관심사였습니다. 이러한 전력 모듈은 특정 애플리케이션에 따른 시스템이나 환경 변화에 적응할 수 있어야 합니다. 이와 관련하여 매우 넓은 입력 범위 DC/DC 변환기 요구 사항을 충족하고 기차 기반 애플리케이션에 대한 모든 공칭 전압을 지원할 수 있습니다. 철도 교통은 열악한 환경에 노출되므로 DC/DC 컨버터는 EN 50155, EN 61373 및 EN 45545-2 표준에 따라 인증을 받아야 합니다.
이러한 적응성을 제공하는 한 가지 예는 Cincon Electronics Co., Ltd.의 EC7BW18-ECRT/EDRT DC/DC 컨버터 모듈입니다. 이 시리즈는 섀시 장착 또는 DIN 레일 옵션이 있는 섀시 장착. 시리즈는 변동이 있는 EN 10 표준을 충족합니다. 전압 범위는 다음과 같이 24VDC, 36VDC, 48VDC, 72VDC, 96VDC 및 110VDC의 분산 전압을 지원합니다. 표 1.
표 1: EN 50155 입력 전압 범위(출처: Cincon Electronics Co., Ltd.) 더 큰 이미지를 보려면 클릭하십시오.
턴키 솔루션을 사용해야 하는 이유
Cincon의 20W EC7BW18-ECRT/EDRT 턴키 솔루션은 철도 애플리케이션을 위한 다기능 전원 모듈을 통합합니다. (출처: (주)신콘전자) 클릭하시면 큰 이미지를 보실 수 있습니다.
현대 철도 부문에서 시스템 설계자가 직면한 가장 복잡한 문제 중 일부는 EMI(전자기 간섭), 유지 시간 및 돌입 전류 문제를 처리하는 방법입니다. 주변기기 연결에 많은 시간을 소비해야 합니다. 회로 제어 시스템의 각 회로 모듈에.
따라서 턴키 솔루션은 엔지니어링 설계자가 전원 컨버터를 장착하기 전에 돌입 전류 제한기 또는 노이즈 필터와 같은 외부 회로를 선택하는 데 도움이 됩니다. 이 턴키 솔루션에는 돌입 전류 제한기, 노이즈 필터 및 홀드업 회로와 같은 내장 구성요소가 포함되어 있어 시스템 설계자가 철도 시스템에 쉽게 통합할 수 있습니다. 턴키 컨버터 솔루션을 사용하여 시스템 설계자는 전자 장치에서 원활하게 작동할 수 있는지 확인하기 위해 설치하고 테스트하기만 하면 되므로 작업을 단순화합니다. 이 솔루션은 또한 외부 구성 요소의 수를 줄여 BOM 비용을 최소화합니다. 또한 턴키 컨버터가 고장나도 하나의 모듈로 교체하면 된다.
그림 1: EC7BW18-ECRT/EDRT의 블록 다이어그램(출처: Cincon Electronics Co., Ltd.)
EN 50155 준수
EN 50155는 철도 애플리케이션용 철도 차량의 전자 시스템에 대한 유럽 표준입니다. 표 2 온도, 습도, 진동, 충격 및 전력 변환기가 인증 전에 거쳐야 하는 기타 전기적 측면과 같은 테스트를 보여줍니다. 예를 들어, EC7BW18-ECRT/EDRT 시리즈는 열차 시스템의 가혹한 환경에서 검사되었으며 철도 애플리케이션에 대한 인증을 받았습니다.
표 2: EN 50155 테스트(출처: Cincon Electronics Co., Ltd.) 더 큰 이미지를 보려면 클릭하십시오.
돌입 전류 제한기
철도 애플리케이션용 DC/DC 컨버터에는 다음이 필요합니다. 콘덴서 유지 시간을 유지하기 위해 입력 측에서. 그럼에도 불구하고 커패시터의 과도 특성은 돌입 전류가 더 높습니다. 따라서 프런트 엔드 전원 공급 장치에 전압 강하가 발생하거나 프런트 엔드 전원 공급 장치의 과전류 보호가 발생하여 컨버터에서 출력이 발생하지 않는 경우 돌입 전류를 완화하는 것이 필수적입니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 EC7BW18-ECRT/EDRT 시리즈는 더 높은 효율성을 제공하는 내장형 능동 돌입 제한기를 채택합니다. 또한 주변 온도의 영향을 덜 받습니다. 아래 그래프는 두 세트의 EC36BW7-18S72-ECRT를 사용한 테스트를 통해 05VDC의 동일한 입력 전압으로 돌입 전류의 다른 데이터를 나타냅니다. 활성 돌입 전류 제한기를 사용하면 돌입 전류는 3.12A in 그림 2반면 그림 3, 돌입 전류 제한기가 없으면 27.6A입니다. 입력 전압이 높아지면 돌입 전류가 커집니다.
돌입 전류 제한기가 있는 그림 2(왼쪽)와 돌입 전류 제한기가 없는 그림 3(오른쪽). CH1은 입력 전압, CH2는 입력 전류, CH3은 출력 전압입니다. (출처: (주)신콘전자) 클릭하시면 큰 이미지를 보실 수 있습니다.
홀드업 회로
철도 전력 시스템은 발전기, 배터리 및 팬터그래프 간의 전환에 의해 영향을 받기 때문에 짧은 기간 동안 공급 전압 변동이 있을 수 있습니다. 상황은 단기 개방 회로 또는 단락으로 이어질 수 있습니다.
전압 공급 중단 및 공급 전환을 기반으로 하는 EN 50155 전원 공급 장치 테스트는 다양한 성능 등급으로 분류됩니다.
전압 공급 중단:
- 클래스 S1: 전압 중단 없음. 성능 기준은 요구되지 않지만 장비는 전압 중단 후에도 지정된 대로 계속 작동해야 합니다.
- 클래스 S2: 10ms의 중단 시간, 성능 기준 A
- 클래스 S3: 20ms의 중단 시간, 성능 기준 A
공급 전환:
- 클래스 C1: 0.6ms 동안 100* Vin에서(중단 없이). 성능 기준 A
- 클래스 C2: Vin에서 명시된 30ms의 공급 중단 중. 성능 기준 B
S2, S3 및 C2의 요구 사항에 따라 DC/DC 컨버터의 입력 측에 커패시터를 추가하는 것이 필수적입니다. 커패시턴스 값은 다음 공식으로 추론할 수 있습니다.
공식은 유지 시간이 동일하고 전압 입력이 낮을수록 필요한 커패시턴스 값이 더 크다는 것을 보여줍니다.
EC7BW18-ECRT/EDRT는 S2, S3 및 C2의 요구 사항을 충족하는 내장형 홀드업 회로를 제공합니다. 아래 그래프는 홀드업 회로가 있거나 없는 두 EC7BW18-72S05-ECRT 세트 간의 홀드업 시간 수치를 보여줍니다. 둘 다 24VDC의 동일한 입력 전압을 갖습니다. 단, 홀드업 회로가 내장된 테스트의 홀드업 시간은 13ms(그림 4), 홀드업 회로가 없는 0.88ms와 비교(그림 5).
홀드업 회로가 있는 그림 4(왼쪽)와 홀드업 회로가 없는 그림 5(오른쪽). CH1은 입력 전압이고 CH2는 출력 전압입니다. (출처: (주)신콘전자) 클릭하시면 큰 이미지를 보실 수 있습니다.
고집적 전원 모듈에는 EMI 보호, 돌입 전류 제한기 및 홀드업 회로가 포함됩니다. EN 50155, EN 50121-3-2 및 EN 45545-2 표준에 의해 승인된 턴키 솔루션은 철도 산업에 여러 이점을 제공합니다. 10 VDC ~ 160 VDC의 매우 넓은 입력 전압 범위를 제공하여 다양한 영역에서 모든 종류의 전압 매개변수에 적합합니다. 또한, 16:1 입력 절연 DC/DC 컨버터는 레일 시스템 전압 변동성이 더 크기 때문에 온보드 레일 장치에 적용할 수 있습니다.
이 예제 턴키 컨버터에 포함된 홀드업 회로는 입력 전압 손실에도 불구하고 비상 시 버퍼 역할을 합니다. 또한 EMI 필터는 충분한 수준의 방출을 완화하고 철도 차량에서 작동하는 민감한 전기 및 전자 장치의 간섭에 대한 내성을 높입니다. 한편, 최대 88%의 고효율로 -40°C ~ 100°C의 작동 온도 범위가 가능합니다. 따라서 기능이 풍부한 턴키 컨버터 솔루션은 전력 설계의 까다로운 문제를 해결하고 철도 시스템의 안정성을 높일 수 있습니다.