可靠的鐵路系統，這些都必不可少！

用于鐵路交通的電子元器件必須經受溫度變化、電磁干擾和振動等諸多嚴苛條件，而且要具備長達數年甚至數十年的使用壽命。

雖然機械磨損并不是電子元器件面臨的主要問題，但在鐵路應用的惡劣環境中，電氣連接、PCB和電纜都更容易老化，因而必須開展長時間的廣泛測試才能確保使用壽命。這些預防措施成本高昂，尤其是鐵路領域的供應商還必須確保來自代工廠的元器件也得到檢查。EN 50155標準對此進行了全面的規定，此外AREMA標準（美國鐵路工程與維護標準）也是必須采用的。

該標準規定電壓轉換器（L4級）必須確保20年正常使用，其一年定義為350至360天，每天工作時間為16至24小時。每次中斷和更換都會增加系統成本。隨著時間的推移，電解電容器等元件會因電介質干涸而老化，甚至半導體的特性也會發生變化。光耦合器的電流傳輸比（CTR）或絕緣體的絕緣性能就是一個例子。

另一個相關規范是IEC 61373，它規定了對用于鐵路車輛的設備進行測試的要求，這些設備隨后會因鐵路運行環境的性質而受到振動和沖擊。

此外，鐵路應用中的元器件還必須滿足特定的防火標準。EN 45545分三部分對鐵路應用進行了說明。其中，EN 45545-1包含基本定義以及軌道車輛分類的一般規則，EN 45545-2描述了不同危險等級（HL1、HL2和HL3）的材料要求，EN 45545-3描述了防火屏障的耐火要求。

針對電源的檢查清單

在鐵路應用中，電源設備在任何情況下都必須能提供穩定可靠的電力，無論是為了運輸用途還是為旅客提供方便。為此，有諸多因素都是需要考慮的，例如：

輸入電壓范圍

電源電壓種類繁多，而且千變萬化。觀察一下常用的電池就會發現，僅僅這些電池的電壓，就有24V、28V、36V、48V、72V、96V和110V，因而適合鐵路應用的電源必須對電壓波動有較大的承受能力。

例如，Bel Power Solutions的RFT高性能隔離式DC-DC轉換器就具備12:1的輸入電壓范圍（14V至160V）。

圖1：RFT系列提供寬輸入電壓范圍的10W、20W和30W單輸出選項，符合EN 50155和AREMA行業標準

工作溫度范圍

鐵路電子設備會受到高溫、霜凍和高濕度的影響，而且這些影響在一天內和一年四季中都會有顯著變化。

抗振性

在調車過程中，高達5G的加速度并不少見。更嚴重的問題是在行駛過程中持續的振動應力，會導致機械疲勞，致使模塊發生故障。EN 61373就是為防止此類故障而制定的，規定了鐵路應用中使用的電源必須能夠承受的低振動和沖擊強度。RQB-50Y 50W隔離式DC-DC轉換器就是為滿足這些要求而設計的，它采用了行業標準的1/4磚封裝和引腳排列。

EMC性能

即使在非常不利的電磁環境中，鐵路電子設備也必須能夠正常工作。一方面，它們暴露在電機和變壓器產生的強磁場中；另一方面，它們還必須承受受電弓發出的干擾。

此外，旅客攜帶的手機和筆記本電腦也會成為數量眾多的額外干擾源。而易受影響的部件，如驅動組件、電機控制單元和顯示器等，都不能因為這些干擾源的存在而導致功能受到影響。

為此，EN 50155反復引用了并列標準EN 50121-3-2“鐵路應用—電磁兼容性—機車車輛—設備”，該標準對輻射和傳導干擾規定了明確的限制，并對抗過壓和抗瞬態干擾提出了嚴格要求。要滿足這些EMC要求，就需要使用EMC濾波器來保護DC/DC轉換器，并吸收任何傳導輻射。

絕緣

為保護人員、旅客、機車車輛和環境，有必要采用加強絕緣層或雙重絕緣層。Bel Power Solutions的RDT-6Y系列6W DC-DC轉換器具有3kVAC的I/O隔離測試電壓和220μF至1,000μF的電容負載范圍。

如果要對機車車輛部件重新認證，就需要付出高昂的成本和支出。EMC（EN 50121-3-2）振動和沖擊（EN 61373），防火（EN 45545-2），系統設計變更等方面的型式認證，對于鐵路供應商而言是一項巨大的負擔。

結語

鐵路技術對長壽命的要求，以及這些應用的具體需求，給系統設計人員帶來了各種困難。由可靠的制造商和分銷商提供周密的規劃和長期的支持，對于成功實現可靠的鐵路系統而言是必不可少的。

來源：貿澤電子