一種用於電源中斷和轉換的功率級設計新方法

電源不僅為單個負載供電。連接到多個子系統和多個負載是很常見的。當增加其中一個負載或應用設備時，由於電流突然增加，母線電壓適當下降。尤其是電機等負載，壓降更為明顯。目前的DC-DC一般都能應付電壓降的輸入偏差。但是，如果發生供電中斷情況，所有連接的設備都會關閉。 EN 50155 - 鐵路應用 - 機車車輛 - 電子設備標準描述了兩種情況：供電中斷和轉換，其中輸入電壓在 10ms 到 30ms 內降至零。輸入電源的中斷會使任何一個 DC/DC 暫時停止運行，即使是 10ms 到 30ms 的短暫時間，所有連接的負載都將失去功能，然後設備將面臨幾秒到幾分鐘的重啟。關閉和重新啟動的過程可能對行駛中的火車造成危險。因此，EN 50155 中也有明確規定，S2、S3 和 C1 的供電中斷和轉換等級必須符合標準 A； C2 必須符合標準 B。（標準 A 表示當條件發生時，設備仍保持其功能。標準 B 表示允許暫時的性能下降）。

為避免電源中斷和轉換引起的問題，必須在輸入端安裝額外的電容器，以便在中斷期間提供能量。根據實際輸出功率和轉換效率、輸入電壓和欠壓鎖定閾值計算保持功能所需的電容。電容可以時間為 1.5 倍或留出適當的餘量，以避免由於零件公差而導致的保持功能失效。鋁電解電容器被稱為易損元件之一。對於鐵路應用的惡劣環境，建議使用125°C工作溫度和長壽命規格的電解電容器，並選擇可靠的製造商。保持電容的大電容會在通電時產生較大的浪湧電流。應避免直接連接到電源總線。建議使用功率電阻器和二極管並聯來限制和降低浪湧電流。另一個挑戰是電容器的電壓規格是基於不同的鐵路電池系統（24、36、48、72、96 和 110Vdc）乘以 1.4 的瞬態電壓係數，然後採取適當的餘量。由於不同國家採用不同的系統電壓，因此需要不同型號的 DC/DC 轉換器和電容器。設計不同的電源板需要很長時間，並且庫存中會留下許多不同型號和數量的DC-DC模塊和電容器。

P-DUKE 推出了 QAE 和 HAE 超寬輸入系列。它們是 QAE40U、QAE60U、QAE100U、HAE150U 和 HAE200U，提供 40 到 200W 的輸出功率，14-160Vdc（12Vdc @ 100ms/185Vdc @1s）輸入電壓涵蓋了鐵路應用的所有標準電壓。 QAE和HAE超寬輸入系列具有完善的保護功能（OCP、SCP、UVP、OVP、OTP等），並通過了IEC/UL/EN 62368-1、EN 50155、EN 45545-2認證。 HAE-U 系列的增強型保持功能通過 BUS 引腳提供升壓充電電壓。這降低了輸入電壓低於 80V 所需的保持電容。 QAE-U 系列的增強保持功能已獲得專利，並提供固定的充電電壓，允許電容器在所有不同的電源電壓下具有相同的電容值和額定電壓。憑藉其超寬輸入和獲得專利的保持功能，這些轉換器提供了一個單一且完整的解決方案，可滿足任何國家/地區的各種要求，從而在開發階段節省時間和成本。