【導讀】從低功率測試測量設備，到大功率的電機驅動
，DC/DC轉換器幾乎能夠應用在如醫療、運輸設備等任何一個行業中。使用DC/DC轉換器的主要原因是將負載電壓和電源電壓相匹配（例如從24V供電給3.3V微處理器板）、輸出與輸入端之間相互隔離（例如一個電氣隔離轉換器可以保護患者免受危險電壓的傷害）
，同時增加故障保護功能（幾乎所有穩壓輸出轉換器都可以承受輸出端的永久短路）。 

大多數工業級轉換器具有2:1或4:1的輸入電壓範圍。例如
，標稱24V輸入的2:1轉換器可在18-36Vdc範圍內工作（24V鉛酸電池的電壓範圍
，包括電池充電器的開路電壓），而4:1轉換器可在9-36V範圍內工作（12V或24V鉛酸電池的電壓範圍）。 

很少有隔離式轉換器提供超過4:1的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)。原(yuan)因(yin)有(you)兩(liang)個(ge)
，第(di)一(yi)是(shi)最(zui)小(xiao)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)至(zhi)少(shao)是(shi)最(zui)大(da)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)下(xia)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)的(de)四(si)倍(bei)
，因(yin)此(ci)很(hen)難(nan)設(she)計(ji)一(yi)個(ge)既(ji)能(neng)處(chu)理(li)範(fan)圍(wei)一(yi)端(duan)的(de)高(gao)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)，又(you)能(neng)處(chu)理(li)另(ling)一(yi)端(duan)高(gao)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)的(de)輸(shu)入(ru)級(ji)。第(di)二(er)個(ge)原(yuan)因(yin)是(shi)隔(ge)離(li)式(shi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)通(tong)常(chang)使(shi)用(yong)PWM（脈衝寬度調製）控製器來調節輸出電壓且不受輸入電壓或輸出負載影響
，而有效的調節範圍僅4:1
，由最小開啟時間與最大關斷時間之比來定義。 

zhisuoyiyouzuixiaokaiqishijiandeyuanyinshitashigonglvjidefanyingshijian。ruguomaichongkuandujiandetaiduo
，namegonglvkaiguanjingtiguanjiangwufaxunsudizuochufanying。ciwai，zaizhegejizhaidemaichongzhongderenhedoudongdouhuibeigonglvjifangda
，congerdaozhishuchudianyadetiaojiexingjiangdi（如果1ms脈衝的抖動為100µs，輸出電壓變化為10%）。zailingyiduan，zaizuixiaoshurudianyaxia，qudongjingtiguanwufayizhibaochikaiqizhuangtai，yincibixuyizuixiaodeguanduanshijianjiangqiguanduan。maichongdeguanduanshijianbixuzuyirangbianyaqifuwei，suoyitongchangbizuixiaokaiqishijianchangdeduo。zhelianggemaichongkuandudexianzhishuominglePWM控製器不能在超過4:1的輸入電壓範圍內工作
，並同時保持正常的調節性能。 

圖1：PWM控製的DC/DC轉換器工作原理（來源：DC/DC知識手冊，RECOM）

標準的工業DC/DC轉換器輸入電壓範圍由電信係統定義（12V
、24V或48VDC電池電源）。鐵路應用還會使用更高的72V
、96V或110V電池電壓。最常見的幹線鐵路總線電壓是110Vdc
，但是輕軌和電車通常使用較低的電池電壓。針對機車車輛用電子設備的EN50155標準在最新版本中還包括了28V和36V的選項： 

圖2：根據EN50155:2017的DC輸入電壓範圍（包含瞬態）

我們可以馬上看到EN50155標準的輸入電壓範圍和傳統的DC/DC輸入電壓規格存在的問題。傳統的三種DC/DC轉換器（標稱24V

、48V和110V）適用於所有標準鐵路電源電壓包括瞬態
，但是增加的28V電池電壓會打破這個模式。雖然28V係統的標稱電源電壓在24V DC/DC轉換器的輸入範圍內，但是最大電源電壓過高。雖然28V的最大輸出電壓在48V DC/DC轉換器的範圍內
，但最小電壓又太低
，結果都不適合！ 

針對這個難題有兩種解決方案：增加一個標稱36V輸入DC/DC轉換器，讓四種不同設計涵蓋所有輸入電壓，或者設計一個11:1輸入範圍的轉換器，讓一個轉換器涵蓋所有可能的情況。 

此時您可能會想：“等等！首先我們聽到4:1是極限，而現在提出了11:1的解決方案！” 是的，雖然沒有辦法解決4:1輸入範圍問題，但是您可以將兩個轉換器組合在一起
，先是一個低輸入電壓的前置轉換器升壓
，接著是高輸入電壓隔離4:1zhuanhuanqi。shengyazhuanhuanqidetuopuyoushizaiyushurudianyagaoyushedingshuchudianyashi

，gonglvjingtiguanhuiyizhichuyuguanduanzhuangtai，ranhoushurudianyazhijietongguoerjiguandefuyajiang（圖3）。另一個優點是升壓轉換器級不需要隔離，所以也不需要考慮變壓器的複位時間，同時輸入電壓範圍可以遠大於4:1。因此
，輸入範圍不僅限於8:1（4:1接著4:1），而且可以達到12:1（8:1接著4:1），如圖4所示。 

圖3：升壓轉換器拓撲。如果Vin> Vout
，輸出電壓隨著輸入電壓升高。

圖4：12:1輸入範圍DC/DC轉換器。非隔離升壓級之後是常規的4:1隔離式DC/DC轉換器。

根據這個原理
，RECOM提供四種不同輸入電壓範圍為10:1或12:1的多合一超寬輸入範圍DC/DC轉換器： 

每個轉換器係列都可以在24V
、28V、36V、48V、72V
、96V或110Vdc標稱電源電壓下工作
，包括EN50155標準所定義的欠壓和過電壓瞬態。轉換器提供12V

、15V、25V或48V的隔離輸出。 40W和60W版本也具有5V輸出。 

轉換器在整個輸入電壓範圍內具有穩定的效率，因此僅需要一款產品來涵蓋所有的鐵路電源電壓，從而減少最終安裝所需的物流
、文檔以及技術支持等費用。這也意味著該電源可用於幹線鐵路、輕軌或電車應用
，從而降低開發和生產成本。 

References 

1, Please refer to the DC/DC Book of Knowledge, 

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