DCDC(铁路电源)模块电源应用指南--2016年版

超宽超高压PV模块电源应用指南--2016年版1前言 (2)1.1 警告 (2)1.2 注意事项 (2)2 PV电源选型指导 (3)3 PV电源外围电路说明 (4)4 基本性能测试 (5)4.1 输出电压精度 (5)4.2 线性电压调节率 (5)4.3 负载调节率 (5)4.4 转换效率 (5)4.5 纹波噪声 (5)4.6 隔离及绝缘特性 (7)5 常见疑问 (8)5.1输入保险丝的选择 (8)5.2 输入欠压保护 (8)5.3 交流供电启动不良 (8)5.4 产品清洗 (8)5.5 工作温度 (8)5.6防辐射干扰 (9)5.7 EMC外围推荐电路 (9)6 电源模块应用的热设计 (10)6.1 采用自然风冷 (10)6.2 加强制性散热器风扇 (10)1前言在使用模块电源前，需特别注意以下警告及注意事项，不正确的安装操作、使用产品可能会发生电击、模块损坏或者着火等危险情况。

请仔细阅读并确认相关警告及注意事项：1.1 警告1）模块电源需轻拿轻放，避免撞击或跌落造成产品损坏；2）禁止打开产品外壳或触摸电源内部器件，以避免产品遭受静电、器件应力等易损坏的情况；3）当模块电源工作时，不要靠近模块或触摸散热器和外壳，避免在模块异常时可能对身体造成伤害。

1.2 注意事项1）在产品上电之前，请确认已按照产品技术手册，正确连接产品的输入和输出引脚，以及必要的外围器件；2）使用时为了满足安规要求，建议在输入端接入保险丝，保险丝选型请参考对应技术手册；3） PV电源的输入端有高压危险，必须保证终端用户无法接触。

设备制造商还必须保证模块输入、输出不易被服务工程师短路或工程遗落的金属部件短路；4）相关应用电路和参数仅供参考，在完成应用电路设计之前必须对参数和电路进行验证；5）本指南的更改不能保证即时通知客户，在实际使用中，请注意最新的说明。

2 PV电源选型指导首先确定需求电源的规格，按照相应指标进行筛选，确认使用标准模块还是需要定制。

电源模块项目建议书规划设计 / 投资分析摘要说明—为加快铁路建设，缓解长期以来铁路运输紧张局面，铁道部于2003年提出了铁路跨越式发展战略，其主要目标是快速扩充运输能力和快速提高技术装备水平，并分别于2004年、2005年、2008年、2011年和2016年发布了《中长期铁路网规划》、《铁路信息化总体规划》、《中长期铁路网规划（2008年调整）》、《铁路“十二五”发展规划》和《中长期铁路网规划》（2016-2025年），大规模推进铁路线路建设和信息化建设已成为促进我国经济持续健康发展的一项长期战略工程。

近年来，我国政府出台的一系列重要规划和指南中，均提出要鼓励列车运行控制系统的技术创新和产业化发展。

《国务院关于印发“十三五”国家战略性新兴产业发展规划的通知》提出强化轨道交通装备领先地位，进一步研发列车牵引制动系统、列车网络控制系统、通信信号系统等，形成轨道交通装备完整产业链，优化完善高速铁路列控系统和城际铁路列控技术标准体系。

轨道交通列控系统行业与轨道运输安全密切相关，行业主管部门对进入国家铁路市场的企业、产品采取了严格的行政许可和认证制度。

根据《铁路运输基础设备生产企业审批办法》（中华人民共和国交通运输部令2013年第21号）、《铁路通信信号设备生产企业审批实施细则》（国铁设备监[2014]15号）的相关规定，在中国境内生产包括应答器系统、机车信号在内的轨道交通列控设备的企业，应当向国家铁路局提出申请，经审查合格取得“铁路运输基础设备生产企业许可证”后方可生产。

同时，对未设定行政许可但列入《采信目录》的铁路产品实行认证管理。

因此，重要轨道交通信号安全设备需取得行政许可和产品认证后，方能实现市场推广和上道使用，具有较高的市场准入壁垒。

该电源模块项目计划总投资12359.96万元，其中：固定资产投资9737.70万元，占项目总投资的78.78%；流动资金2622.26万元，占项目总投资的21.22%。

DC/DC变换器调研报告一．原理简介开关电源是利用现代电力技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。

开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。

与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。

脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。

一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。

通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。

最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。

控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。

也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调节器相同。

他们的不同之处在于，误差放大器的输出（误差电压）在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。

二．DCDC现状分布式电源系统应用的普及推广以及电池供电移动式电子设备的飞速发展，其电源系统需用的DC/DC电源模块越来越多。

对其性能要求越来越高。

除去常规电性能指标以外，对其体积要求越来越小，也就是对其功率密度的要求越来越高，对转换效率要求也越来越高，也即发热越来越少。

这样其平均无故障工作时间才越来越长，可靠性越来越好。

因此如何开发设计出更高功率密度、更高转换效率、更低成本更高性能的DC/DC转换器始终是近二十年来电力电子技术工程师追求的目标。

例如：二十年前Lucent公司开发出第一个半砖DC/DC时，其输出功率才30W，效率只有78%。

而如今半砖的DC/DC输出功率已达到300W，转换效率高达93.5%。

1W超薄隔离型DC/DC模块及其应用豆豆网技术应用频道 2009年04月23日【字号：小中大】收藏本文关键字：电平逆变器电源适配器基站电池LabView为提高通信设备或装置在信号传输中的抗干扰能力，提高通信的可靠性及满足一些仪表、仪器在复杂环境中的测量精度、提高测量的可靠性，往往在其部分电路或器件上采用了输出稳压的隔离型电源模块供电。

这样不仅提高了电源的输出电压精度、减少纹波噪声电压；并且，由于采用了不共地的隔离电源，可以有效地抑制电磁干扰，消除接地环路的干扰，保护系统电路免受外部网络的影响。

在便携式仪器、仪表及通信装置中，采用超薄隔离型DC /DC模块，不仅占PCB面积小，并且可靠性高，是最佳的选择。

2008年，广州金升阳公司在DC/DC模块上有新的突破，开发出1W超薄隔离型DC/ DC模块系列。

该系列为定压输入，有非稳压输出及稳压输出两类。

本文介绍该系列中定压输入、稳压输出的1W超薄隔离型DC/DC模块，其型号为IF0505RN/RT-1W。

型号中前一个05的意思是输入电压，后一个05的意思是输出电压。

DC/DC电源模块IF0505RN/RT-1WIF0505RN/RT-1W是一种额定功率为1W、定压5V输入、单路5V稳压输出、隔离电压为3000VDC的DC/DC电源模块。

型号中有RN的为DIP封装，有RT的是贴片或SMD 封装。

该模块的主要特点：● 模块体积小，厚度超薄，仅4.5mm；● 输出电压精度高，可达±3%；● 隔离电压高达3000V，并且隔离电容小，仅为25pF；● 无须外部元器件；● 具有输出短路保护，短路排除后能自动恢复；● 输出纹波电压低，为传统的50%，其典型值为10mVp-p；● 温度稳定性高，温漂最大值为0.03%/℃；● 有DIP及SMD两种封装；● 工作温度范围为工业级，-40～+85℃；● 符合RoHS指令要求。

为提高输出电压精度及减小输出纹波、噪声电压，模块内还增加了一个低压差线稳压器（LDO），使性能进一步提高，其结构框图如图1所示。

基于DC/DC软开关技术的充电机在铁路辅助电源系统中的应用基于DC/DC软开关技术的充电机在铁路辅助电源系统中的应用类别：电源技术引言现代电力电子朝着小型化、轻量化方向发展，对效率和电磁兼容也有了更高的要求。

随着电力电子装置的高频化的发展趋势，滤波器、变压器体积和重量减小，电力电子装置小型化、轻量化。

但同时导致开关损耗增加，电磁干扰增大。

而基于软开关技术的谐振变换器正是适应这样的趋势而发展起来的，它可以降低开关损耗和开关噪声，进一步提高开关频率。

将谐振变换器与PWM技术结合起来构成软开关PWM的控制方法，集谐振变换器与PWM控制的优点于一体，既能实现功率开关管的软开关，又能实现恒频控制，是当今电力电子技术发展的方向之一。

在DC/DC变换器中，则以全桥移相控制软开关PWM变换器的研究十分活跃，它是直流电源实现高频化的理想拓扑之一，尤其是在中、大功率的应用场合。

l 硬开关和软开关1.1 硬开关开关过程中电压和电流均不为零，出现了重叠。

电压、电流变化很快，波形出现明显的过冲，导致开关噪声。

如图1所示。

l.2 软开关在电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开关过程前后引入谐振，消除电压、电流的重叠，降低了开关损耗和开关噪声。

2 充电机的硬件设计目前，我国电气化铁路旅客列车辅助电源系统大都采用DC 600V供电制式，即机车通过受电弓从高架线上输入25kV交流电，经过变压器降压后再整流为DC 600V;或通过发电车直接提供DC 600V，采用母线方式提供给各节车厢。

本文介绍的辅助电源系统适用于DC 600V供电制式的空调客车以及相应制式的动车组。

充电机把输入的DC 600V转换为DC 110V为整个列车供电，包括各种电器的控制电、照明、单相逆变器，同时给列车蓄电池充电，所以说充电机是整个列车供电系统的神经中枢。

图3为青藏线新设计的充电机主电路图。

充电机为600V直流输入，L01，L02为输入滤波电感，C01，C02为支撑电容，R01，R02和KMI组成预充电电路。

DCDC转换电路在变电所通信电源的应⽤总结DC/DC变换电路在变电站通信电源系统中的应⽤摘要：本⽂详细论述了DC/DC开关电源转换电路在电⼒通信中的应⽤。

在通信机房内通过运⽤DC/DC转换电路，由所内电源为通信设备提供所需的-48V直流电源，从⽽不需通信部门⾃备蓄电池组即可获得安全可靠地通信直流电源，以及满⾜各种通信设备运⾏，并保证电⼒通信⽹的稳定。

关键词：DC/DC变换开关电源通信设备引⾔：直流-直流变换器（DC/DC）变换器⼴泛应⽤于远程及数据通讯、计算机、办公⾃动化设备、⼯业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济的各⾏各业。

按额定功率的⼤⼩来划分，DC/DC可分为750W以上、750W～1W和1W以下3⼤类。

进⼊20世纪90年代，DC/DC 变换器在低功率范围内的增长率⼤幅度提⾼，其中6W～25WDC/DC变换器的增长率最⾼，这是因为它们⼤量⽤于直流测量和测试设备、计算机显⽰系统、计算机和军事通讯系统。

由于微处理器的⾼速化，DC/DC变换器由低功率向中功率⽅向发展是必然的趋势，所以251W～750W的DC/DC变换器的增长率也是较快的，这主要是它⽤于服务性的医疗和实验设备、⼯业控制设备、远程通讯设备、多路通信及发送设备，DC/DC变换器在远程和数字通讯领域有着⼴阔的应⽤前景。

DC/DC变换器将⼀个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被⼴泛应⽤于⽆轨电车、地铁、列车、电动车的⽆级变速和控制，同时使上述控制具有加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。

⽤直流斩波器代替变阻器可节约20％～30％的电能。

直流斩波器不仅能起到调压的作⽤(开关电源),同时还能起到有效抑制电⽹侧谐波电流噪声的作⽤。

DC/DC变换器现已商品化,模块采⽤⾼频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为0.31W/cm3～1.22W/cm3。

随着⼤规模集成电路的发展,要求电源模块实现⼩型化,因此就要不断提⾼开关频率和采⽤新的电路拓扑结构。

关于电力机车辅助电源系统的解析电力机车辅助电源系统是机车的重要组成部分，担负着除机车牵引系统主电路以外各种装置的供电任务，是提供风源的空气压缩机、空调、通风机等辅助电动机的三相交流电源，电热器、冰箱、信息显示装置的电源等。

机车辅助电源系统由三相交流辅助电源和直流电源系统组成。

早期的电力机车三相交流辅助电源装置采用旋转劈相机方式，这种电源装置体积大、重量重、响应性差、效率低、噪声大，故障率高，需经常检查、维修。

随着电力电子和开关器件的发展，采用igbt的新型辅助逆变系统正在替代传统的劈相机三相交流系统。

辅助逆变系统不仅为机车各辅助电机提供对称三相电源，同时可满足辅助电机软启动、软制动，不受电网波动影响。

为防止因辅助供电设备故障而影响机车正常运行，辅助逆变系统同时设置各种故障保护及冗余功能。

机车直流电源系统主要由整流装置、蓄电池组成，为机车的控制系统及照明系统等提供所需直流电源，为蓄电池充电，在升弓前或高压设备、牵引变压器故障时，由蓄电池给上述设备供电。

2 三相交流辅助电源系统该系统多采用辅助变流器生成三相交流电压为机车辅助电气设备供电。

辅助变流器根据输入侧的不同将主电路可分为交一直一交型和直一交型；根据输出的不同，可分为恒压恒频(cvcf)逆变器和变压变频(vvvf)逆变器。

在机车上，除了提供恒压恒频的辅助变流器，为节约能耗、降低通风机噪声，按照不同状态下设备所需要的功率来涮节电压和频率的vvvf辅助变流器。

通常，在同一种车型上的cvcf逆变器和vvvf 逆变器硬件结构相同，仅控制方式不同。

下面分别探讨交一直一交型和直一交型辅助变流器的实现方案。

2．1 交一直一交型辅助变流器交一直一交型辅助变流器是南牵引变压器辅助绕组供电，与牵引变流器相同，一般由网侧变流器、中间直流环节、三相逆变器3部分组成。

由于接触网电压的波动较大，因此，交一直一交型辅助变流器输入的单相交流电也有较大的波动，为了获得稳定的中间直流环节电压，辅助变流器的网侧必须采用可控整流电路。