鐵路電氣化系統依靠穩定的直流電源為其直流電機和控制/能量電路供電。這些直流牽引系統比基于煤、天然氣或柴油的同類系統更節能，同時還減少了 CO 2排放。DC-DC轉換器在提高電氣化鐵路的能源效率和電能質量方面發揮著至關重要的作用。這些應用中使用的電子元件將受到極端溫度、濕度、振動和機械沖擊的影響。因此，它們需要高度的電氣和結構完整性才能承受這些條件并可靠運行。

早期的鐵路電氣化系統基于低壓直流電，其中電源由沿軌道的牽引變電站中的二極管整流器提供，并依靠架空線和鐵軌提供的電源將電力分配給火車的電機。直流牽引系統最常見的電壓是舊有軌電車和地下系統的 600 V，較新的地鐵系統中的 750 V 系統，以及更多郊區線路使用的 1,500 V。大型 3,000 V 系統也用于郊區網絡。

再生制動依賴于使用大型雙向 DC-DC 轉換器將電能從直流饋線送回電池組或儲能系統。現代鐵路需要較小的直流轉換，以便為車廂內的所有電子設備和子系統分配持續的電力供應。這些輔助系統包括高壓關鍵系統，如發動機控制、電機驅動控制和制動系統，以及低壓輔助系統，包括照明、電池充電、指示燈、泵、信息顯示器和電動開門器。傳統的解決方案通常涉及使用輸入濾波器、三相逆變器和低頻變壓器，以便在架空線電壓和輔助電源設備之間提供電氣隔離。通常，這種變壓器又大又笨重，給已經受到空間和重量限制的應用增加了額外的質量。相反，隔離式 DC-DC 轉換器可用于滿足現代鐵路應用的尺寸、重量和功率要求。目標是將 750-V、1,500-V 和/或 3,000-V 高輸入電壓轉換為 24-、28-、36-、48-、72-、96- 或 110-V 穩壓輸出。

主電源在列車內的配電也需要一系列 DC-DC 轉換到輔助系統。如前所述，標稱輸入電壓可以從低至 24 V 到高達 110 V 不等；從那里開始，需要穩壓的 3.3、5、12、15 或 24 V 輸出。EN 50155 歐洲鐵路電氣設備標準要求標稱輸入電壓可以在額定電壓的 0.7 倍和 1.25 倍之間波動。該標準還允許在 0.6 倍和 1.4 倍標稱輸入電壓之間的短期偏差。

換言之，110V 系統需要 67.2V 至 120V 的連續電壓范圍，以及 66V 至 154V 的波動電壓范圍。DC-DC 轉換器可以支持寬輸入范圍，涵蓋超過一個標稱輸入電壓。例如，用于通用 72V 和 110V 鐵路輸入電壓的轉換器將需要 43.2V 至 154V 的工作輸入電壓范圍（參見表 1）。P-Duke 提供適用于鐵路和工業應用的 RHKW、RHMW 和 RHDW 系列可安裝 DC-DC 轉換器。這些器件均提供 3,000 VAC 增強型隔離以及 36 V 至 160 V 的寬輸入范圍，可用于 72 V、96 V 和 110 V 鐵路應用。

表 1：來自 EN 500155 的鐵路電氣設備標準電壓范圍規范

隔離式 DC-DC 轉換器將利用變壓器在設備的輸入和輸出之間提供電流隔離。通常，DC 到 DC 轉換是通過首先使用逆變器將信號轉換為 AC，通過變壓器發送信號，然后通過整流器獲得穩定的 DC 輸出來完成的（因此在兩個之間沒有金屬或導電路徑）電路的兩個部分）。隔離量取決于間隙和爬電距離，通常由相關標準嚴格定義。電氣間隙是兩個導體之間穿過空氣的距離，而爬電距離是兩個導體之間沿表面的距離。間隙距離將防止電弧，爬電距離減少了在表面被污染和導電的情況下發生短路的可能性。

變壓器和從直流到交流的轉換次數將限制轉換器可以達到的效率水平。隔離柵阻止輸出被直接控制以實現更好的輸出調節。還必須考慮變壓器的效率，這會限制轉換器本身的效率。即使間隙和爬電距離為 4.5 毫米，P-Duke 的專利變壓器設計也能以高達 90.5% 的效率運行（圖 1）。

在 EN 50155 標準之外，EN61373 標準列出了鐵路車輛中使用的設備的測試要求。這些設備將受到近乎恒定的振動，在某些情況下，還會受到機械沖擊。振動測試將包括模擬的長壽命測試，即被測設備以特定幅度承受至少 15 小時的振動。對于沖擊測試，該設備會經歷一系列半正弦脈沖以重現傳輸的效果。

鐵路系統中使用的電子設備的認證和安全認證跨越 EN 50155、EN 61373 和 EN 44545-2，以確保這些系統的性能分別不受電氣、環境或火災危害的影響。其他標準包括 IEC/UL/EN 62368-1 標準，適用于音頻、視頻、信息和通信設備領域的電氣和電子設備的安全要求——這些系統總是用于鐵路輔助系統。

除了在鐵路邊界圍欄處測量的最大發射水平的 EN 50121-2 標準之外，沒有針對鐵路應用的直接 EMI 標準；然而，這些系統的電磁環境要求很高，可能來自變電站、主電源、架空線路和機車車輛。對于鐵路和工業應用來說，擁有一個具有一定電磁抗擾度的轉換器是有益的。