5本安電路設(shè)計(jì)

　　5.1限壓、限流

　　a)限壓：限壓一般常用并聯(lián)兩只齊納二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)。電路的限壓值應(yīng)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(yīng)注意在設(shè)計(jì)PCB板時(shí)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(yīng)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(xiǎn)絲限流

　　1)電阻限流應(yīng)根據(jù)GB3836.4—2000和電路的實(shí)際需要來(lái)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(yīng)的繞線電阻為宜。限流電阻應(yīng)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(dāng)采用保險(xiǎn)絲來(lái)限流時(shí)，限流值應(yīng)考慮為保險(xiǎn)絲的額定值的1.7倍，即1.7xln。同時(shí)對(duì)保險(xiǎn)絲有一下要求：

　　●額定電壓應(yīng)大于Um或者Ui

　　●保險(xiǎn)絲的分?jǐn)嗄芰?yīng)大于電路中語(yǔ)預(yù)期的zui大電流(對(duì)供電電網(wǎng)不大于250Vac的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，預(yù)期電流應(yīng)認(rèn)為不大于1500A)

　　●使用在危險(xiǎn)區(qū)域的保險(xiǎn)絲必須是迷蒙的且當(dāng)過(guò)流時(shí)應(yīng)具有US級(jí)的熔斷速度

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

　　●可以采用限流電路將預(yù)期店里現(xiàn)在到保險(xiǎn)絲額定分?jǐn)嗄芰χ?，該限流電路中的限流元件?yīng)是可靠元器件，且元器件的額定值應(yīng)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(xiǎn)絲，只允許打開(kāi)外殼進(jìn)行更換;保險(xiǎn)絲的型號(hào)，額定電流值等對(duì)于本安性能其重要作用的特性指標(biāo)應(yīng)顯著的標(biāo)注在保險(xiǎn)絲的附近，保險(xiǎn)絲的電路的壓降也會(huì)比較小，但是對(duì)保險(xiǎn)絲的要求很高，用于危險(xiǎn)區(qū)域的限流保險(xiǎn)絲價(jià)格也比較貴。另外燒保險(xiǎn)絲的時(shí)間應(yīng)該是極短的，否則達(dá)不到防爆要求。

　　5.2限制能量

　　我們?cè)谠O(shè)計(jì)稱重儀表是有一些元器件是儲(chǔ)能的例如電容、電感，這時(shí)候就必須根據(jù)工作的電壓和電流對(duì)其作出相應(yīng)的處理。

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

　　300Ω和1100Ω取為zui小值，100mH取為zui大值。這時(shí)，分別進(jìn)行兩個(gè)單獨(dú)評(píng)定：*，保證電源本身是本質(zhì)安全的;第二，考慮連接負(fù)載的影響。

　　1)電源

　　評(píng)定步驟如下：取300Ωzui小電阻作為限流電阻值，該值就電阻來(lái)說(shuō)相當(dāng)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(gè)單獨(dú)故障將變成一個(gè)修改電路，此時(shí)，可家丁電阻是短路的。在這類故障情況下，該電源就認(rèn)為不是本質(zhì)安全的。測(cè)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?yàn)殡娐肥请娮栊缘?，將?dǎo)至一個(gè)修改電路，在此電路中短路電路增加到1.7×73.3=110Ma。通過(guò)GB3638可以查出，對(duì)于IIC電阻性電路，在電壓22V時(shí)，zui小點(diǎn)燃電流為337mA。按火花點(diǎn)燃考慮，該電源可定位本質(zhì)安全的。

　　2)負(fù)載的鏈接

　　評(píng)定步驟如下：組的zui高電壓假定為22v，300Ω和1100Ω是zui小值，則負(fù)載中的zui大可能電流是22/(300+1100)=15.7mA不需要再施加故障，因?yàn)?00Ω電阻是可靠的，并且電感器的短路故障將導(dǎo)致上述所考慮到的電路對(duì)于安全系數(shù)取1.5，則電路中的電路增加到1.5×1.57=23.6mA，對(duì)于IIC，可以查出，100mH電感器在電源電壓為24V時(shí)，其zui小點(diǎn)燃電流為28mA，則該電路按火花點(diǎn)燃考慮，該電源可定位本質(zhì)安全的，并且適用于IIC電路。

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

　　6、設(shè)計(jì)PCB板時(shí)的注意事項(xiàng)：

　　1)載流導(dǎo)線截面要求

　　儀表內(nèi)部的載流導(dǎo)線可區(qū)分為設(shè)備內(nèi)絕緣導(dǎo)線和印制電路導(dǎo)線。為保證正常工作和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的故障條件下由于導(dǎo)線上流過(guò)的電流而引起的導(dǎo)線文帝不超過(guò)設(shè)備規(guī)定的溫度組別所規(guī)定的穩(wěn)定，這些導(dǎo)線必須符合GB3836.4“銅導(dǎo)線的溫度組別”和“印制板導(dǎo)線溫度組別”的要求。

　　2)本質(zhì)安全電路與非本質(zhì)安全電路之間的間距

　　3)不同本質(zhì)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(jié)束語(yǔ)：

　　本安防爆儀表的設(shè)計(jì)關(guān)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(yán)格按照GB3836.4相關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)，確保符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，不至于給用戶帶來(lái)生命和財(cái)產(chǎn)的威脅。