淺談硅雪崩二極管在某型動車組空壓機控制電路改進中的應用

摘要：本文介紹了硅雪崩二極管在某型動車組電路改進中的應用，旨在引介新型電子產品技術在鐵路軌道交通裝備行業的廣闊應用前景。

關鍵詞：硅雪崩；動車組；空壓機；電磁閥

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.3.019

某型動車組在設計驗證過程中發現空壓機干燥器反吹電磁閥在空壓機停止工作后異常排風（正常情況下應在空壓機停止工作后應同步停止）。經調查分析得知，原因為空壓機邏輯控制電路不符合設計要求，即當動車組三相400V（空壓機的工作電壓）電路無輸出時，空壓機停止工作，但空壓機干燥器的反吹電磁閥關聯電路仍然有電，從而導致干燥器反吹電磁閥仍然排風不止，造成動車組管網風壓異常下降。

經過研究分析，提出了空壓機控制電路改進方案，具體方案為在空壓機的接觸器控制觸點電路中增加單向控制元件，使得空壓機干燥器反吹電磁閥工作電路在動車組三相400V電路無輸出時不得電。為此，選定了普通整流肖特基二極管作為單向控制元件，同時為保證單向控制元件的可靠性，考慮到動車組高壓電路系統中的異常躥入的浪涌電壓，選定了硅雪崩二極管作為普通整流肖特基二極管的過電壓防護元件。

電路改造前后示意如圖1和圖2所示。

根據空壓機工作電路參數（IF（AV）應大于5A，VRRM應大于800V），選定了美國威士的P600M型號產品，其VRRM為1000V，IF（AV）為6A。參考硅雪崩二極管在鐵路行業的應用業績，選定型號為TSAD-150的硅雪崩二極管。此元件的性能優異，具有8μs /20μs（波前時間8μs，半峰值時間20μs）和10μs/1000μs（波前時間10μs，半峰值時間1000μs）多重波形電浪涌的防護能力，反應時間較快（10s），7mA擊穿電壓大于75V，使用溫度為-40℃～85℃。

通過國內某大學電磁兼容實驗室對TSAD-150硅雪崩二極管測試，結果表明此元件能夠順利通過2000V、4000V的浪涌電壓測試，同時在向被測設備兩端施加幅度為±6000V的浪涌信號時，待被測設備冷卻后其性能仍可恢復正常。典型測試結果如圖3所示。

在對動車組的空壓機控制電路進行改進后，空壓機動作符合設計要求，空壓機干燥器的反吹電磁閥電路與空壓機工作電路關聯同步，其干燥器反吹電磁閥僅在空壓機工作時得電排風，有效解決了動車組因空壓機干燥器反吹電磁閥異常排風導致管網風壓異常降低的問題。同時，由于邏輯控制電路中增加的硅雪崩二極管的可靠防護性能，至今動車組已運用考核了近2年時間，電路改進所增加的硅雪崩二極管及普通整流肖特基二極管均無故障發生，空壓機運行正常。

參考文獻：

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