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Standard-DC/DC-Wandler von Traco Power

Gerüstet für vieles

07. Oktober 2019, 12:12 Uhr   |  Von Martin Tenhumberg, Sales Engineer, und Florian Haas, Director Marketing, beide bei Traco Power

Gerüstet für vieles
© Bilder: Traco Power

Bild 1: Gleichspannungs-Eingangsbereiche für unterschiedliche Anwendungen im Schienenverkehr

Durch den Einsatz der für raue Einsatzbedingungen ausgelegten DC/DC-Wandler von Traco Power können Entwickler kritischer Systeme für den Bahnverkehr und ähnlich anspruchsvolle Branchen gewährleisten, dass sie den technischen Herausforderungen an die Stromversorgung gerecht werden können.

Elektroniksysteme in Bahnfahrzeugen werden von Störgeräusch erzeugenden Gleichstromquellen mit Energie versorgt. Dabei treten häufig Spannungsspitzen, Überspannungen und Spannungsabfälle auf. Auch abgestrahlte und leitungsgeführte EMI von Hochspannungsübertragungssystemen sind eine Herausforderung. Stöße, Schwingungen und extreme Temperaturschwankungen sind die Norm. Da die Sicherheit der Fahrgäste stets an oberster Stelle steht, ist das Brennverhalten der verwendeten Materialien ein weiterer wichtiger Faktor.

Vor ähnlichen Herausforderungen stehen auch andere Branchen: mobile industrielle Systeme, wie etwa Baumaschinen oder fördertechnische Anlagen und Gabelstapler, sind ebenfalls rauen Betriebsbedingungen im Freien ausgesetzt. Wenn keine anderweitigen Standards vorgegeben sind, nutzen Anwender häufig robuste Lösungen, die Bahnverkehrsstandards entsprechend ausgelegt und gebaut sind. Solche Lösungen sind gegenüber industriellen Alternativen zu bevorzugen, bei denen es sich häufig lediglich um kommerzielle Lösungen handelt, die für einen erweiterten Temperaturbereich ausgelegt sind und bei denen von sauberen Versorgungsschienen und niedrigen Schwingungsniveaus ausgegangen wird.

Robuste Lösungen basierend
auf Bahn-Standards

Anwendungen im Schienenverkehr sind zwar von rauen Einsatzbedingungen gekennzeichnet, haben aber klar definierte Eigenschaften. So lässt die Spezifikation für elektronische Einrichtungen im Bahnverkehr, EN 50155, immer noch erhebliche Spannungsschwankungen zu. In EN 61373 sind Schwingungen und Stöße für unterschiedliche Abschnitte von Bahnfahrzeugen festgelegt. Mit Fragen der elektromagnetischen Verträglichkeit beschäftigt sich EN 61000-4. Bei Vorhandensein von Spannungsspitzen mit hoher Energie ist häufig die Einhaltung des Standards RIA 12 der British Railway Industries Association erforderlich.

EN 50155

EN 50155 befasst sich mit robust ausgelegten Gleichstromwandlern und definiert Anforderungen an Umgebungs- und Betriebsbedingungen, Zuverlässigkeit, Sicherheit, Auslegung und Konstruktion, Dokumentation und Prüfung. Typische Elektronik für industrielle Anwendungen mag diesen Anforderungen unter Umständen genügen, aber DC/DC-Wandler müssen sehr viel stärkeren Spannungsschwankungen bei mehreren möglichen Nennbereichen (Bild 1) standhalten.

  • Dauerbereich: 0,7 – 1,25 × UNenn
  • Spannungsabfall: 0,6 × UNenn für 100 ms
  • Spannungsspitze: 1,4 × UNenn für eine Sekunde

Einen Spannungsabfall von 100 ms zu überstehen ist nicht praktikabel. Auch Spannungsspitzen von einer Sekunde beinhalten zu viel Energie, um sie zu ignorieren. Leistungswandler müssen deshalb über den gesamten in Bild 1 gezeigten Bereich hinweg einwandfrei arbeiten und zusätzlich eine gewisse Sicherheitsreserve bieten – dies impliziert einen Eingangsbereich von mehr als 2,33:1. Nennspannungen von 48 V und 96 V sind ebenfalls möglich, wobei Frankreich und die USA unterschiedliche Minimal- und Maximalwerte haben. Hersteller von DC/DC-Wandlern erfüllen diese Anforderungen, indem sie einen 4:1-Eingang anbieten (normalerweise 43 bis 160 V).

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1. Gerüstet für vieles
2. Konformität mit RIA 12
3. Temperaturschwankungen, Betriebsumgebung und Brandsicherheit

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