Artículo sobre los nuevos convertidores CC/CC escalables, escrito por el departamento técnico de P-DUKE Technology y el departamento de marketing de Electrónica OLFER
Aunque la apariencia exterior de los trenes ha experimentado relativamente pocos cambios a lo largo de los años, la electrónica que se encuentra en su interior está evolucionando a un ritmo muy diferente.
La electrificación de funciones tradicionalmente mecánicas y la incorporación de nuevos sistemas digitales están transformando progresivamente la arquitectura de los vehículos ferroviarios, con el objetivo de mejorar la seguridad, la fiabilidad y la eficiencia operativa.
Cada vez son más las funciones que dejan de depender de mecanismos convencionales para apoyarse en dispositivos electrónicos.
Al mismo tiempo, los sistemas de monitorización permiten supervisar un número creciente de parámetros y funciones del tren, mientras que las comunicaciones con los centros de control adquieren una importancia cada vez mayor.
Esta evolución resulta especialmente evidente en las cabinas de conducción. Los indicadores analógicos y las tradicionales luces de aviso han dado paso a pantallas multifunción, mientras que el número de interruptores, mandos y palancas se reduce en favor de interfaces electrónicas. Pero la transformación no se limita a la cabina.
En zonas menos visibles del tren encontramos ordenadores embarcados, sistemas GPS, unidades de comunicación GSM, interfaces de red y sistemas de bus encargados de procesar y distribuir las numerosas señales de control que recorren el vehículo.
Más electrónica en el mismo espacio
Uno de los principales retos asociados a esta creciente electrificación es el espacio disponible.
La arquitectura mecánica de un tren no puede modificarse con facilidad una vez diseñada, por lo que los nuevos sistemas electrónicos deben integrarse en espacios que, en muchos casos, fueron definidos para generaciones anteriores de equipos. El problema se complica cuando las nuevas funciones requieren más capacidad de procesamiento y, por tanto, mayores niveles de potencia.
Para las fuentes de alimentación y los convertidores CC/CC, esta situación se traduce en una necesidad cada vez mayor de incrementar la densidad de potencia sin comprometer la eficiencia ni la fiabilidad térmica.
A ello se suma otro desafío: reducir los costes y tiempos de desarrollo. Los fabricantes buscan soluciones que puedan utilizarse en diferentes plataformas ferroviarias, evitando diseñar desde cero la etapa de alimentación para cada aplicación.
La posibilidad de disponer de una plataforma común de conversión de potencia, capaz de adaptarse a diferentes tensiones y niveles de potencia mediante la sustitución del módulo y unos pocos componentes externos, permite abordar este problema de una manera mucho más eficiente.
Una plataforma basada en formato quarter-brick
La familia QBE de convertidores CC/CC de P-DUKE responde a este planteamiento mediante módulos en formato estándar quarter-brick, con unas dimensiones de 57,9 × 36,8 mm, equivalentes aproximadamente a 2,28 × 1,45 pulgadas.
El formato compacto permite desarrollar soluciones de alimentación con una elevada densidad de potencia y, al mismo tiempo, facilita la escalabilidad del diseño. Una misma arquitectura de PCB puede adaptarse a diferentes necesidades sustituyendo el convertidor por otro modelo de la familia y modificando determinados componentes externos.
Un ejemplo de esta filosofía se encuentra en el rediseño de una unidad central de control de puertas para un tren.
El cliente necesitaba incorporar nuevas funciones de seguridad, entre ellas ASDO (Automatic Selective Door Opening), un sistema de apertura selectiva automática de puertas que utiliza información procedente del sistema GPS para determinar qué puertas deben abrirse en cada estación.
La incorporación de estas funciones duplicó las necesidades de potencia del sistema, que pasaron de 12 V/35 W a 12 V/70 W. Además, el fabricante quería aprovechar el mismo concepto de alimentación para otra aplicación: un circuito de apertura de puertas que requería 24 V y 95 W.
