适合车载和轨道应用的DC/DC转换器

面向铁路应用的 DC/DC 转换器

这些年来RECOM将铁路行业所用的DC/DC转换器系列从8W拓展至240W，并且取得了市场高度认可的EN50155认证。
轨道交通认证系列产品最高功率240W，功率密度为4,5w / cm，是目前市场上最高功率密度的产品之一。为了优异的散热性能，RECOM推出1“x1”封装的12W RP12-AR、20W RPA20-AW和30W RPA30-AW系列，以及2“x1”封装的60W RPA60-FW系列。除了原有的专为铁路应用设计的4:1输入电压范围的DC/DC转换器是之外，最新的RPA100H和RPA200H系列甚至提供了一个令人印象深刻的10:1的输入电压范围，超宽输入电压范围涵盖了从24VDC至110VDC的标称电压（14.4VDC至156VDC）。

所有系列产品均有EN50155认证*，适用于轨道交通的恶劣环境。同时它们也是具有UL / cUL60950认证的，所以也是工业和电信应用的可靠选择。除了3.3V、5V、12V和15V的单输出，转换器也有±12V和±15V的双输出选择。控制引脚逻辑可以选择正或负。由于效率高达93%，自然对流的冷却方式已足够，但如果需要，模块也可以预先安装散热器。模块享有RECOM标准的三年质量保证。

RSPxxx-168是一款瞬态保护模块，用于保护铁路DC/DC电源免受高达385VDC的瞬态高压。

RECOM为DC/DC铁路转换器推出了高达240W的全系列评估板，适合高压(-1)或高电流(-2)输出的同时还包括RIA12浪涌抑制器。 R-REF04-RIA12.
1. 输入电压范围: 9V至160VDC（标称)
2. 功率8W至240W
3. EN50155认证
4. UL/IEC/EN60950认证 & CE
5. UL 组件认可
6. 效率高达93%
7. 温度范围: -45°C至+97°C
8. DIP24/SMD, 1″x1″、2″x1″、1/4砖型和1/2砖型

对于需要更高功率的铁路 DC/DC 应用，可选用 RECOM 的 RMD 系列。该系列的标称输入电压为 24 V、36 V、48 V、72 V 或 110 V，这五个输入电压覆盖了 14.4 VDC 至 170 VDC 的电压范围，可提供 150 W 至 500 W 输出功率。高效设计已进行型式试验，能够满足铁路标准 EN 50155。

	系列	要点
	RMD150-UW	完全符合 EN50155 (S2) 应用的铁路认证 通过 EN50121-3-2、EN50124-1、EN62368-1、EN61373、EN45545-2 认证 适用于自然对流冷却的即插即用装置 标称 24 V 和 110 V 超宽范围输入 卓越效率和功能 可并行和冗余操作 极其可靠稳固
	RMD300-UW	完全符合 EN50155 (S2) 应用的铁路认证 通过 EN50121-3-2、EN50124-1、EN62368-1、EN61373、EN45545-2 认证 适用于自然对流冷却的即插即用装置 标称 24 V 和 110 V 超宽范围输入 卓越效率和功能 可并行和冗余操作 极其可靠稳固
	RMD40-UW	Fully EN50155 compliant, no external circuits Ultra-wide input range 11:1 reduces product variety Excellent efficiency, lowest power loss, full lifetime Full power up to +85° without heat sink, no derating Active input reverse polarity protection Active inrush current limitation – network protection 10ms hold-up time over the entire input range Reinforced insulation, 6mm air/creepage distances Trim-output for long cable runs or battery charging Parallel and redundant operation 50% Peak load capability to 60W for 10s Remote (on/off) and DC OK with open collector 2 years warranty
	RMD500-EW	完全符合 EN50155 (S2) 应用的铁路认证 通过 EN50121-3-2、EN50124-1、EN62368-1、EN61373、EN45545-2 认证 适用于自然对流冷却的即插即用装置 标称 72 V 和 110 V 的宽范围输入 卓越效率和功能 可并行和冗余操作 极其可靠稳固
	RMD75-UW	Fully EN50155 compliant, no external circuits Ultra-wide input range 12:1 reduces product variety Excellent efficiency, lowest power loss, full lifetime Full power up to +85° without heat sink, no derating Active input reverse polarity protection Active inrush current limitation – network protection 10ms hold-up time over the entire input range Reinforced insulation, 6mm air/creepage distances Trim-output for long cable runs or battery charging Parallel and redundant operation 20% Peak load capability to 90W for 10s Remote (on/off) and DC OK with open collector 2 years warranty
	RP03-RAW	超宽 4:1 输入范围 (36-160 VDC) 通过铁路应用认证 (EN50155) 工作温度范围为 -40°C 至 +105°C（需降额） 输入欠压锁定 输出 OVLO、短路和 OLP 3 kVAC/1 min 的增强隔离电压 远程开/关
	RP06-RAW	超宽 4:1 输入范围 (36-160 VDC) 通过铁路应用认证 (EN50155) 工作温度范围为 -40°C 至 +105°C（需降额） 输入欠压锁定 输出 OVLO、短路和 OLP 3 kVAC/1 min 的增强隔离电压 远程开/关
	RP08-AW	4:1 宽输入电压范围 1.6 kVDC 隔离电压 通过 UL60950-1、EN50155 认证 效率最高可达 88% 保护输出 宽输入电压范围（110 VDC）
	RP10-RAW	超宽 4:1 输入范围 (36-160 VDC) 通过铁路应用认证 (EN50155) 工作温度范围为 -40°C 至 +105°C（需降额） 输入欠压锁定 输出 OVLO、短路和 OLP 3 kVAC/1 min 的增强隔离电压 远程开/关
	RP100H-RW	4:1 宽输入范围 110 Vin 具有 3 kVAC 增强绝缘，24 Vin 和 48 Vin 具有 2.25 kVDC 基础绝缘。 效率最高可达 93% 没有最低负载要求 已通过 EN50155、IEC/EN60950-1 和 UL60950-1 认证
	RP12-AR	输入电压范围为 36-185 VDC（最大）。 3 kVDC/1 min 隔离电压 环境温度范围为 -40°C 至 +85°C，无需降额。 符合 EN50155、EN45545-2 标准，带 CE 标志。 效率最高可达 90% 紧凑型 1”x1” 封装尺寸
	RP120Q-RW	4:1 宽输入范围 110 Vin 具有 3 kVAC 增强绝缘，24 Vin 和 48 Vin 具有 2.25 kVDC 基础绝缘。 效率最高可达 90% 没有最低负载要求 通过 EN50155 认证 通过 IEC/EN60950-1 认证
	RP180H-RW	4:1 宽输入范围 110 Vin 具有 3 kVAC 增强绝缘，24 Vin 和 48 Vin 具有 2.25 kVDC 基础绝缘。 效率最高可达 91% 没有最低负载要求 通过 UL60950-1、EN50155 和 IEC/EN60950-1 认证
	RP20-FR	4:1 宽输入电压范围 2.25 kVDC 隔离电压 效率最高可达 89% 六面连续屏蔽 通过 EN50155、UL60950 认证
	RP240H-RW	4:1 宽输入范围 110 Vin 具有 3 kVAC 增强绝缘，24 Vin 和 48 Vin 具有 2.25 kVDC 基础绝缘。 效率最高可达 91% 没有最低负载要求 通过 UL60950-1、EN50155 和 IEC/EN60950-1 认证
	RP40-FR	4:1 宽输入电压范围 24 Vin 和 48 Vin 具有 1.6 kVDC 隔离电压，110 Vin 具有 3 kVDC 隔离电压。 效率最高可达 92% 六面连续屏蔽 已通过 UL60950-1 AM2 认证和 EN50155 认证
	RP40Q-RUW	12:1 超宽输入电压范围 3 kVAC/1 min 的增强隔离电压 在整个输入电压范围内均能保持高效率 工作温度范围为 -40°C 至 +85°C，无需冷却或降额 输出电压感应和微调 CE 标志
	RP60Q-RUW	12:1 超宽输入电压范围 3 kVAC/1 min 的增强隔离电压 在整个输入电压范围内均能保持高效率 -40°C 至 +68°C 温度范围，无需冷却或降额 输出电压感应和微调 CE 标志
	RP75H-RW	4:1 宽输入范围 110 Vin 具有 3 kVAC 增强绝缘，24 Vin 和 48 Vin 具有 2.25 kVDC 基础绝缘。 效率最高可达 91% 没有最低负载要求 通过 UL60950-1、EN50155 和 IEC/EN60950-1 认证
	RP90Q-RW	4:1 宽输入范围 110 Vin 具有 3 kVAC 增强绝缘，24 Vin 和 48 Vin 具有 2.25 kVDC 基础绝缘。 效率最高可达 90% 没有最低负载要求 通过 EN50155 认证 通过 IEC/EN60950-1 认证
	RPA150E-EW	150 W 工业级隔离 DC-DC 转换器 尺寸紧凑，工业标准八分之一砖型 6:1 的输入电压范围（9-60 VDC） 3 kVDC 隔离电压 效率最高可达 92% 通过 UL62368-1 和 IEC/EN62368-1 认证 符合 EN50155、EN45545-2 和 EN50121-3-2 标准
	RPA150Q-RUW	四分之一砖型 150 W DC/DC 转换器 16:1 超宽输入电压范围 4.242 kVDC/1 min 增强绝缘 符合 EN50155、EN45545-2 和 EN50121-3-2 标准 CE 标志，CB 报告，UL 标志 效率最高可达 90% 基板温度范围为 -40°C 至 +105°C
	RPA20-AW	4:1 宽输入电压范围 1.6 kVDC 隔离电压 通过 UL、IEC/EN60950-1 和 EN50155 认证 效率最高可达 88% OVP、OCP 和 OTP 工作温度范围 -40°C 至 +105°C（需要降额）
	RPA200H-RUW	10:1 超宽输入电压范围 4.242 kVDC/1 min 增强绝缘 通过 UL/IEC/EN60950-1 认证 CE 标志，CB 报告 效率最高可达 93% -40°C 至 +100°C 的基板温度范围
	RPA30-AW	4:1 宽输入电压范围 1.6 kVDC 隔离电压 通过 UL、IEC/EN60950-1 和 EN50155 认证 效率最高可达 89% OVP、OCP 和 OTP 工作温度范围 -40°C 至 +105°C（需要降额）
	RPA40-FR	36-160 VDC 宽输入电压范围 3 kVAC/1 min 的增强隔离电压 典型效率最高可达 90% 六面连续屏蔽 通过 EN45545-2、EN50155、UL/IEC/EN62368-1 认证
	RPA60-FW	4:1 宽输入电压范围 1.5 kVDC 隔离电压 通过 UL、IEC/EN60950-1 和 EN50155 认证 效率最高可达 93.3% OVP、OCP 和 OTP 工作温度范围 -40°C 至 +105°C（需要降额）
	RSPxxx-168	针对 RIA12 和 NF F01-510 瞬变的浪涌保护器（电压钳位） 输出电压随输入电压变化，直至达到钳位电压。 最大负载为 20 W、150 W 或 300 W。 工作温度为 -40°C 至 +95°C 电路板安装模块

*RP08-AW，RP12-AR，RP20-FR，RPA20-AW，RPA30-AW，RP40-FR，RP40Q-RUW，RP60Q-RUW，RPA60-FW，RP75HRW，RP90Q-RW，RP100H-RW，RP120Q-RW，RP180H-RW，RP240H-RW

面向铁路应用的 AC/DC 转换器

以下设计特意以平台解决方案形式开发，便于 RECOM 快速、轻松、经济地对这些解决方案进行修改，从而满足各种客户需求。

RECOM 及其子公司 Power Control Systems 作为定制解决方案专家， 提供带有功功率因数校正的三相交流输入电池充电器，这些产品符合铁路标准，额定功率分别为 3.2 kW（RMOC3200 系列）和 5 kW（RMOC5000 系列），级联时功率最高可达 20 kW。RMOC3200 系列还可在最高 800 V 的直流输入电压下工作。两个系列的输出均适用于 24 Vnom 至 110 Vnom（且均在 36/48/72/96 之间）的应用

面向铁路应用的 DC/AC 转换器

对于铁路应用，Power Control Systems 的 ID250 系列可提供模块化 DC/AC 逆变器，其标称输入电压为 24 VDC，48 VDC，72 VDC 或 110 VDC。对于输入电压为 48 V 的型号，其输出为单相 200-240 VAC 或 50-156 VAC。该系列符合铁路应用标准，通常用于为乘客插座或驾驶员控制台提供电源。

DC/DC 转换器在铁路环境中有哪些用途？

在铁路环境中，DC/DC 转换器可将直流电池电压转换为更低的电压，供各种控制和供电电路使用。这是因为铁路车辆采用的是直流配电系统，以便在发电机发生故障时使用电池来维持电力供应。
这些转换器需要符合 EN 50155 标准，以确保即使在恶劣的环境条件下，也不会影响其运行模式。
主要应用如下：
1. 铁路车辆
2. 车载和轨旁应用
3. 工业应用
4. 高压电池供电应用
5. 分布式电源架构

铁路应用中恶劣的条件

高温、霜冻、振动和机械冲击都会对电子组件造成严重损坏。铁路应用中的 DC/DC 转换器将暴露在极其恶劣的环境条件下，在整个使用寿命期间必须正常、可靠地工作。

因此，工程师需要的是能够承受这些特殊条件，并且经认证适用于铁路应用的 DC/DC 转换器。

EN 50155 – 铁路车辆使用的电子设备标准

EN50155（铁路应用 – 铁路车辆上使用的电子设备标准）详细规定了铁路工程中使用的信息系统和电子元器件应满足的要求。该标准同样适用于 DC/DC 转换器，这些转换器作为电源工作在极端条件下（如高温、寒冷、冲击和振动），必须保证多年可靠运行。
EN50155 是铁路车辆（基本上涵盖能够移动的所有轨道车辆；包括机车、客运车厢、轻轨和货运列车）使用的电子设备的性能标准。其中规定了输入电压范围、电气隔离、工作温度、冲击和振动、湿度和 EMC 以及设备可靠性和预期使用寿命的最低要求。
铁路车辆使用的电子设备预计具有长达 20 年的超长使用寿命，因此应经过全面的环境测试。除了常规的工作温度测试外，该标准还要求进行额外的热循环、干热和湿热测试。只有完全封装或密封的 DC/DC 转换器才能满足这些要求。

极端温度

在夏天，温度可以达到零上 60°C 或更高。在冬天，温度经常下降到零下 30°C 甚至更低。而且，转换器在铁路车辆中工作时，会受到剧烈振动的影响。所有这些都要求传统的 DC/DC 转换器突破极限。
新的 EN50155 标准定义了六个不同的工作温度范围，还要求在启动期间测试工作温度和扩展温度限值。

冲击、振动和灰尘

安装在轨道车辆和机车中的元器件会受到剧烈振动和其他机械应力。在调车过程中，加速度经常会达到 5G。另外，这些元器件还面临一个更大的问题：在车辆行驶过程中会产生持续振动应力，这会导致机械疲劳，从而使模块发生故障。为了防止此类故障发生，业内制定了 EN 61373 标准，其中规定了铁路应用中所用电源应承受的最低振动和冲击强度。

在进行振动、冲击和颠簸测试时，务必要知晓最终设备的位置——无论是安装在驾驶室、客运车厢内，还是更多地暴露在底盘或转向架上。DC/DC 转换器主要安装在机车上，因此一般情况下必须符合 1B 级的要求。

湿度

EN 50155 规定了一般的湿度测试要求：平均相对湿度为 75%，随后连续 30 天相对湿度为 95%。对于电子设备，这意味着在大多数情况下需采用防水外壳或经涂漆处理。

严格的 EMC 要求

即使在极其不利的电磁环境中，铁路应用中的电子设备也必须正常工作。一方面，电子设备暴露在电动机和变压器产生的强磁场中。另一方面，它们必须能够承受受电弓产生的干扰。
此外，上车的乘客还会带来许多额外的干扰源，如他们随身携带的手机和笔记本电脑等。而对于驱动组件、电机控制单元和显示器等高度敏感的元器件，不得以任何方式受到这些干扰源的影响。
为了确保这一点，EN 50155 标准反复参考了并行标准 EN 50121-3-2“铁路应用-电磁兼容性-铁路车辆-设备”的内容，其中明确规定了设备所能承受的辐射干扰和传导干扰限值，并对过电压和瞬变的耐受性提出了严格的要求。为了满足这些 EMC 要求，需要采用一个 EMC 滤波器来保护 DC/DC 转换器并吸收任何传导发射。

选择铁路应用 DC/DC 转换器时需要考虑哪些特性？

输入电压范围

由于历史原因，铁路应用中使用大量不同的电源电压。最常见的额定电压为 24 VDC、48 VDC、72 VDC、96 VDC 和 110 VDC。
尽管列车上最常用的电压为 110 VDC，EN50155 的最新版本还是定义了七种不同的标准直流电压。24 V 至 48 V 电压通常用于轻轨、有轨电车和无轨电车。
为了满足对标称输入电压的这些要求，铁路应用开发人员选择了具备 4:1 输入电压范围的转换器，如 RECOM 的 RP20-FR 和 RP40-FR 系列，因为这些产品仅具有三种不同的转换器型号，却覆盖了整个标称输入电压范围。

图：经 EN50155 认证的 DC/DC 转换器必须能够承受强烈的输入电压波动。Recom 的 RPxx-FR 系列以三种转换器型号覆盖了从 24 V 到 110 V 的整个输入电压范围。RPA100H 和 RPA200H 甚至只用一个型号就覆盖了整个输入电压范围
EN50155 规定，标称输入电压可在额定电压的 0.7 至 1.25 倍之间波动，并允许出现介于额定电压 0.6 至 1.4 倍之间的短期偏差。这意味着48 V DC/DC 转换器必须适用于 28.8 V 至 67.2 V 的输入电压范围。
直到最近，人们还一致认为 4:1 转换器的效率和成本效益已经达到极限。RECOM 最新推出的 100 W 和 200 W DC/DC 转换器彻底改变了人们的看法。RPA100H 和 RPA200H 具有 10:1 宽输入电压范围，只用一个模块即可覆盖所有常见的额定电压。

封装尺寸

铁路行业所用的 DC/DC 转换器通常包括全砖型、半砖型和四分之一砖型。全砖型的尺寸为 4.6 x 2.4 x 0.5 英寸，半砖型的尺寸为 2.3 x 2.4 x 0.35 英寸，四分之一砖型的尺寸为 2.3 x 1.45 x 0.35 英寸。但是，对于低功率转换器，也采用 DIP24、1″x1″ 和 2″x1″ 封装。
四分之一砖尺寸的新型开关式电源可提供 250 W 或更高的输出功率。这将对以前需要使用的插槽进行大幅改进，意味着现在可以为产品添加更多功能。
该标准还规定了引脚布局；因此，当使用符合该标准的 DC/DC 铁路转换器时，设计人员在需要时可以轻松更换产品。