本安防爆在衡器領域中的應用（二）

5本安電路設計

　　5.1限壓、限流

　　a)限壓：限壓一般常用并聯兩只齊納二極管來實現。電路的限壓值應為齊納二極管的齊納擊穿值加上zui大誤差，自殺電路的限壓值5.6v+5.6×0.05=5.88v。應注意在設計PCB板時是齊納二極管的下面不能走線以防與走線短路。齊納二極管應再2/3額定值一下工作，并具有適合的散熱面積。

　　b)限流：zui常用的是電阻限流和保險絲限流

　　1)電阻限流應根據GB3836.4—2000和電路的實際需要來選擇，其限流值為Umax/Rmin，功率為Umax2/Rmin。電壓取zui大值，電阻取zui小值，電阻選擇相應的繞線電阻為宜。限流電阻應能承受1.5倍額定電壓，承受1.5倍額定功率，即工作再額定值2/3之下。

　　2)當采用保險絲來限流時，限流值應考慮為保險絲的額定值的1.7倍，即1.7xln。同時對保險絲有一下要求：

　　●額定電壓應大于Um或者Ui

　　●保險絲的分斷能力應大于電路中語預期的zui大電流(對供電電網不大于250Vac的系統來說，預期電流應認為不大于1500A)

　　●使用在危險區域的保險絲必須是迷蒙的且當過流時應具有US級的熔斷速度

　　●保險絲的電阻應加以考慮。尤其是在低電壓電路中，一般而言保險絲是正常溫度系數元件，隨著溫度升高電阻值會增大，壓降也會變大

　　●可以采用限流電路將預期店里現在到保險絲額定分斷能力之下，該限流電路中的限流元件應是可靠元器件，且元器件的額定值應不小于：-電流額定值≥1.5×1.7xln-電壓額定值≥Um或Ui-功率額定值≥1.5×(1.7xln)2×該限流器件的電阻值。

　　●用于限流電路的保險絲，只允許打開外殼進行更換;保險絲的型號，額定電流值等對于本安性能其重要作用的特性指標應顯著的標注在保險絲的附近，保險絲的電路的壓降也會比較小，但是對保險絲的要求很高，用于危險區域的限流保險絲價格也比較貴。另外燒保險絲的時間應該是極短的，否則達不到防爆要求。

　　5.2限制能量

　　我們在設計稱重儀表是有一些元器件是儲能的例如電容、電感，這時候就必須根據工作的電壓和電流對其作出相應的處理。

　　a)電感電路：例如家丁有一個IIC電路，是由一個20v電池組與適當可靠元件300Ω限流電阻組成的電源，并向一個1100Ω，100mH的電感器饋電。

　　300Ω和1100Ω取為zui小值，100mH取為zui大值。這時，分別進行兩個單獨評定：*，保證電源本身是本質安全的;第二，考慮連接負載的影響。

　　1)電源

　　評定步驟如下：取300Ωzui小電阻作為限流電阻值，該值就電阻來說相當于zui壞的情況。如果該電阻不符合可靠元件要求，則采用一個單獨故障將變成一個修改電路，此時，可家丁電阻是短路的。在這類故障情況下，該電源就認為不是本質安全的。測定電池組電壓zui高值是必須的電池組的zui高電壓假定為22v，所以zui大短路電路是22/300=73.3mA。因為電路是電阻性的，將導至一個修改電路，在此電路中短路電路增加到1.7×73.3=110Ma。通過GB3638可以查出，對于IIC電阻性電路，在電壓22V時，zui小點燃電流為337mA。按火花點燃考慮，該電源可定位本質安全的。

　　2)負載的鏈接

　　評定步驟如下：組的zui高電壓假定為22v，300Ω和1100Ω是zui小值，則負載中的zui大可能電流是22/(300+1100)=15.7mA不需要再施加故障，因為300Ω電阻是可靠的，并且電感器的短路故障將導致上述所考慮到的電路對于安全系數取1.5，則電路中的電路增加到1.5×1.57=23.6mA，對于IIC，可以查出，100mH電感器在電源電壓為24V時，其zui小點燃電流為28mA，則該電路按火花點燃考慮，該電源可定位本質安全的，并且適用于IIC電路。

　　b)電容電路：本安內部所有的電容值之和應小于GB3836.4表A.2所規定的值。限壓電路之前的電容值之和應按輸入電壓的zui大值考慮，限壓電路之后的電容值之和應按限壓值考慮。

　　6、設計PCB板時的注意事項：

　　1)載流導線截面要求

　　儀表內部的載流導線可區分為設備內絕緣導線和印制電路導線。為保證正常工作和標準規定的故障條件下由于導線上流過的電流而引起的導線文帝不超過設備規定的溫度組別所規定的穩定，這些導線必須符合GB3836.4“銅導線的溫度組別”和“印制板導線溫度組別”的要求。

　　2)本質安全電路與非本質安全電路之間的間距

　　3)不同本質安全電路之間的距離

　　4)電路與接地或者絕緣的金屬之間具體的間距要求符合GB3836.4的要求

　　7、結束語：

　　本安防爆儀表的設計關鍵在于限壓、限流、限制能量、選擇可靠的元器件、合理的布板以及適合的安全距離，要嚴格按照GB3836.4相關規定設計，確保符合標準的要求，不至于給用戶帶來生命和財產的威脅。