儀商訊:機車車輛、供電設備及鐵路通信信號設備均是我國外貿的重要項目,城市軌道交通設備更是重要的進口商品;而在《車載電子設備標準》EN 50155-2007標準要求中,更是要求車載設備除需滿足基本性能、可靠性指標之外,同時還需滿足相應的電磁兼容指標要求。因此,EMC(電磁兼容)相關標準的制定是一件不容忽視的工作。
國際電工委員會(IEC)對電磁兼容(簡稱EMC)的定義是:在不損害信號所含信息的條件下,使信號和干擾能共存。軌道交通是一種安全運輸設備,對設備的可靠性、設備與設備之間的兼容性要求非常高。在惡劣的車內與車外電磁環境當中,如果設備受到干擾而造成誤動作、或者損壞則會對設備的安全運行造成非常嚴重的后果,甚至會導致嚴重的安全事故。而在我國城市鐵路大發展的今天,電磁兼容是軌道交通設備必須解決的問題。
軌道交通設備電磁兼容要求
根據EN50155-2007標準中的電磁兼容部分,軌交設備必須滿足EN50121-3-2標準中相關的電磁兼容指標要求,詳細如下:
隔離電源在機車走行部監測裝置主機中的應用
為保證設備的可靠性,此類設備的主電源會使用隔離模塊電源實現,以下為整個系統的電源應用框圖,如圖1所示:
圖 1 機車走行部監測裝置主機電源方案框圖
如圖1所示為機車走行部車載監測裝置主機電源應用方案框圖,整個系統接入110VDC直流電網。根據EN50155標準要求,110V供電系統需滿足0.6UN-1.4UN電壓范圍,因此主電源需選擇一個寬輸入電壓范圍的隔離模塊電源。同時整個設備電源整體功率低于30W,考慮到降額問題,推薦URF1D15QB-50WH——輸入電壓范圍滿足40-160VDC,且滿足EN50155標準,為實現產品可靠性提供第一道保護。
為滿足軌道交通電磁兼容標準EN 50121-3-2要求,前端可配置鐵路電源專用濾波器,推薦FC-CX3D;
為進一步提供系統可靠性,主控制電路經過二次隔離,使用VRB1205YMD-10WR3用于MCU、顯示屏及操作按鍵等供電;
同時,此設備需要將相關數據傳輸到司機顯示平臺,以判斷設備工作狀況及數據信息,推薦適合長距離傳輸的485通信。為增加傳輸可靠性,推薦使用自帶隔離電源的485隔離收發模塊TD521D485H。
整體電源方案在滿足功能需求及安全隔離,同時又便于整體系統簡化設計和穩定可靠。
軌道交通設備電磁兼容設計方法
1.1 防護濾波
為使軌道交通設備安全可靠工作,通常主電源會選取國際標準封裝的隔離電源進行模塊化設計。縱觀市場上的軌道交通設備隔離電源,特別是大功率的DC/DC隔離電源。由于受制于體積原因,無法將EMC防護濾波器件集成于模塊內部,而軌交設備必須滿足相應的電磁兼容標準要求,因此電源廠商會開發配套的濾波器或者提供相應的EMC解決方案供客戶端設計選擇。所以在設計輸入電源濾波時,盡可能按照電源廠商提供的濾波器或EMC解決方案進行設計。
如圖1中的EMC防護濾波即使用金升陽鐵路電源配套EMC輔助器FC-CX3D進行設計的,同時客戶也可以根據自身需求,選擇分立器件進行設計。 金升陽電源URF1D15QB-50WH、VRB1205YMD-10WR3針對輸入端的EMI濾波、EMS防護均有配套的EMC解決方案供客戶設計參考。
選擇輸入電源濾波方案僅僅是設計的開始,如何對方案進行合理的布局布線,達到最優的效果才是最重要也是最難的。針對輸入電源濾波電路布局布線,總結以下三點建議: