Индустриализация и урбанизация повлекли за собой необходимость создания транспортной системы, способной перевозить на большие расстояния как людей, так и различные грузы. Это привело к появлению всем известного и привычного железнодорожного (далее ж/д) транспорта. Начиная с составов на паровых котлах, ж/д-транспорт с каждым годом совершенствовался. Сегодня поезда и связанные с ними приложения представляю собой сложную комплексную систему, чья успешная работа зависит от множества факторов. К важнейшим из них относятся компоненты, из которых данная система собрана. В статье мы затронем тему вторичных источников электропитания — DC/DC-преобразователей. 
Уже более тридцати пяти лет швейцарская компания Traco Power работает на рынке промышленных источников питания и преобразователей напряжения. Ее продукция известна своим качеством и надежностью по всему миру. Однако в нашей стране компанию знают в основном как производителя модулей питания общего назначения, и мало кто в курсе, что в линейке продукции компании есть специализированные модули для применения в ж/д-решениях. Данные модули предназначены для широкого диапазона выходной мощности от 8 до 300 Вт и выполнены в различных типах корпусов.
Особенностью этих источников питания является наличие сертификата EN 50155, который регламентирует значения таких параметров, как входное напряжение, температурный режим работы, механическая прочность и другие. К примеру, по требованиям сертификата входное напряжение должно иметь диапазон в ±30% от номинального значения, включая возможные пульсации [1]. Это и другие требования к параметрам мы сможем увидеть, проведя детальный обзор имеющихся модулей.
Как видно из таблицы 1, все модули можно разделить на три группы — линейки модулей серии TEN, TEP, TEQ. Рассмотрим эти серии подробнее.
DC/DC-преобразователи серии TEN мощностью от 8 до 40 Вт
Рис. 1. Корпус типа DIP-24 модулей линейки TEN-8WI
В данную серию входят три различные линейки — TEN-8WI, TEN-20WIR и TEN-40WIR, с выходной мощностью в 8, 20 и 40 Вт соответственно. Помимо сертификата EN 50155, преобразователи соответствуют требованиям сертификата EN 61373, отвечающего за вибро- и термоустойчивость модулей, а линейка TEN-20WIR имеет и встроенный фильтр, отвечающий регламентам сертификата EN 55022 класса В, без дополнительной обвязки [2;3].
Конструктивно модули выполнены в двух типах металлических корпусов:
- DIP-24 (TEN-8WI) (рис. 1);
- 2×1 дюйм (TEN-20WIR и TEN-40WIR) (рис. 2).
Рис. 2. Корпус типа 2×1 дюйм модулей линеек TEN-20WIR и TEN-40WIR
У модулей есть три номинальных зна-чения входного напряжения (24, 48, 110 В), которые с учетом наличия сертификата EN 50155 составляют 9–36, 18–75 и 43–160 В. Как можно заметить, данные диапазоны несколько превышают установленный сертификатом диапазон в ±30%, что демонстрирует стремление компании Traco Power выпускать надежные и стабильно работающие изделия. Следует отметить, что КПД данных линеек довольно высок и находится в диапазоне от 85 до 91% [4].
Напряжение изоляции модулей составляет от 1500 до 1600 В, что удовлетворяет требованиям сертификата, а частота переключения равна 300, 330 и 250 кГц для линеек TEN-8WI, TEN-20WIR и TEN-40WIR соответственно.
Температурные параметры модулей серии TEN лежат в диапазоне от –40 до +85 °С, что удовлетворяет требованиям сертификата. Снижение выходной мощности у модулей составляет:
Рис. 3. Модули линеек TEN-20WIR и TEN-40WIR с дополнительным радиатором
- 3%/°С при температуре выше +70 °С (TEN-8WI);
- 4,5%/°С при температуре выше +73 °С (TEN-20WIR);
- 2,5%/°С при температуре выше +60 °С (TEN-40WIR).
Особо следует отметить модули из линеек TEN-20WIR и TEN-40WIR, у которых предусмотрена возможность установки дополнительного радиатора (рис. 3).
Из дополнительных функций у всех модулей присутствует возможность удаленного включения/отключения, а у серии TEN-40WIR — регулирование выходного напряжения (±10%).
Рис. 4. Модуль линеек TEP-75WI, TEP-100WIR, TEP-160WIR и TEP-200WIR с дополнительным радиатором
DC/DC-преобразователи серии TEP мощностью от 75 до 200 Вт
В данную серию входят модули из пяти линеек — TEP-75WI, TEP-100WIR, TEP-150WI, TEP-160WIR и TEP-200WIR с выходной мощностью 75, 100, 150, 160 и 200 Вт соответственно.
По электрическим параметрам практически все модули данной серии превосходят преобразователи серии TEN, поскольку входное напряжение имеет еще больший допуск: 8,5–36, 16,5–75 и 43–160 В. Исключение составляют лишь модули серии TEP-75W — их диапазон входного напряжения такой же, как и у серии TEN [5]. Что касается КПД, то у модулей данных серий он находится в диапазоне от 87 до 91% [6].
Напряжение изоляции у модулей составляет 2250 В, а частота находится в диапазоне от 220 до 330 кГц (зависит от конкретной модели линейки) [7].
Диапазон рабочей температуры у модулей серии TEP составляет от –40 до +75 °С, что удовлетворяет требованиям сертификата EN 50155.
Рис. 5. Модуль линеек TEP-75WI, TEP-100WIR, TEP-160WIR и TEP-200WIR с винтовым крепежом
Снижение выходной мощности имеет различную величину для каждого модуля и изменяется при наличии дополнительных модификаций [8].
Ключевой особенностью модулей данных линеек (кроме TEP-150WI) является довольно большое количество дополнительных установок, способных изменить часть параметров модуля. Для устройств линеек TEP-75WI, TEP-100WIR, TEP-160WIR и TEP-200WIR доступны следующие модификации:
- радиатор (рис. 4)
- винтовой крепеж (помимо основной функции, является еще и подобием радиатора, расши-ряя диапазон рабочих темпера-тур) (рис. 5);
Рис. 6. Модуль линеек TEP-75WI, TEP-100WIR, TEP-160WIR
и TEP-200WIR с дополнительным фильтром -
дополнительный фильтр (при его наличии модуль удовлетворяет требованиям сертификата EN 55022 класса А) (рис. 6);
- крепление на DIN-рейку (доступно только при установке винтового крепежа).
В базовой (без дополнений) модификации модули представляют собой преобразователи в стальном корпусе с PCB типом монтажа, имеющие 9 выводов (рис. 7).
Рис. 7. Модуль линеек TEP-75WI, TEP-100WIR, TEP-160WIR
и TEP-200WIR без дополнительных модификаций
Линейка TEP-150WI кардинально отличается от всех остальных линеек семейства — она представляет собой модуль, интегрированный в радиатор с винтовыми креплениями (рис. 8). Также у преобразователей данной линейки есть дополнительная модификация в виде фильтра, позволяющего модулям удовлетворять требованиям сертификата EN 55022 класса А [9]. Кроме того, у модулей предусмотрена система дистанционного включения/выключения (за исключением линеек TEP-75WI и TEP-160WIR), защита от обратного напряжения на входе, защита от перегрева и блокировка при пониженном входном напряжении.
Рис. 8. Модуль линейки TEP-150WI
DC/DC-преобразователи серии TEQ мощностью от 100 до 200 Вт
В данную серию входят три различные линейки — TEQ-100WIR, TEQ-160WIR и TEQ-200WIR, с выходной мощностью в 100, 160 и 200 Вт соответственно. Помимо наличия сертификата EN 50155, преобразователи обладают повышенной вибро- и удароустойчивостью за счет своего корпуса — все модули данных линеек представляют собой преобразователи, интегрированные в радиатор с винтовым креплением (рис. 9) [10].
Рис. 9. Внешний вид модулей серии TEQ
У модулей существует три номинальных значения входного напряжения (24, 48, 110 В), которые с учетом наличия сертификата EN 50155 составляют 9–36, 18–75 и 43–160 В [11]. Однако в линейке TEQ-200WIR доступны модели лишь с номинальным входным напряжением 48 и 110 В [12]. Следует отметить, что КПД данных линеек самый высокий среди всех модулей для ж/д-применений и находится в диапазоне от 88 до 91%.
Напряжение изоляции у модулей составляет 2250 В, а частота находится в диапазоне от 250 до 300 кГц (в зависимости от конкретной модели в линейке).
Рабочие температуры модулей серии TEQ находятся в диапазоне от –40 до +105 °С, что удовлетворяет требованиям сертификата EN 50155.
Снижение выходной мощности у модулей составляет:
- 5%/°С при температуре выше +85 °С (TEQ-100WIR);
- 5%/°С при температуре выше +85 °С (TEQ-160WIR);
- 2,8%/°С при температуре выше +70 °С (TEQ-200WIR).
В качестве модификации модули могут быть оснащены дополнительным креплением для установки на DIN-рейку.
Помимо этого, у модулей присутствует система блокировки при пониженном входном напряжении и входной фильтр.
Исходя из всего вышесказанного, можно с уверенностью сделать вывод, что DC/DC-преобразователи для ж/д-применения от компании Traco Power способны удовлетворить практически любые требования заказчика и позволяют подобрать оптимальное решение под конкретные параметры.
Комментарий специалиста
Бидинский Сергей, инженер по внедрению холдинга PT Electronics, sergey.bidinskiy@ptelectronics.ru
Наличие всех необходимых сертификатов, а также возможность установки дополнительных модификаций делают модули серий TEP и TEN очень многогранным продуктом. А серия TEQ, на текущий момент мало представленная на российском рынке, обладает несколькими дополнительными свойствами, такими как пожароустойчивость и расширенный температурный диапазон работы, что отлично подойдет для применения в условиях крайнего севера.
А широкий диапазон доступных модификаций (особенно у серии TEP) добавляет гибкости в области установки, предоставляя разнообразные варианты креплений и способов подключения. Добавим, что сфера применений данных модулей не ограничивается одной лишь ж/д-тематикой. Различные приложения общепромышленного назначения, в которых необходим широкий диапазон входного напряжения, а также повышенная ударо- и вибростойкость (например, горнодобывающая промышленность), являются потенциальными потребителями данных преобразователей. Следует отметить, что компания Traco Power не стоит на месте и продолжает расширять свои продуктовые линейки. Новая 300-Вт модель из серии TEQ, увидевшая свет минувшим летом, установит новую планку в сфере высокомощных преобразователей для ж/д-применений.
Литература
- Сертификат EN 50155. www.networktechinc.com/pdf/m12vgaextender-railway.pdf
- Даташит модуля TEN-8WI. www.tracopower.com/products/ten8wi.pdf
- Даташит модуля TEN-20WIR. www.tracopower.com/products/ten20wir.pdf
- Даташит модуля TEN-40WIR. www.tracopower.com/products/ten20wir.pdf
- Даташит модуля TEP-75WI. www.tracopower.com/products/tep75wi.pdf
- Даташит модуля TEP-100WIR. www.tracopower.com/products/tep100wir.pdf
- Даташит модуля TEP-150WI. www.tracopower.com/products/tep150wi.pdf
- Даташит модуля TEP-160WIR. www.tracopower.com/products/tep160wir.pdf
- Даташит модуля TEP-200WIR. www.tracopower.com/products/tep200wir.pdf
- Даташит модуля TEQ-100WIR. www.tracopower.com/products/teq100wir.pdf
- Даташит модуля TEQ-160WIR. www.tracopower.com/products/teq100wir.pdf
- Даташит модуля TEQ-200WIR. www.tracopower.com/products/teq200wir.pdf
