隨著電子儀器儀表應(yīng)用的激增，越來越多的應(yīng)用需要足夠安全的設(shè)備才能在危險環(huán)境中運行?；S、煉油廠、油/氣井、煤炭和紡織業(yè)務(wù)都是使用電子儀器的潛在爆炸性環(huán)境的例子。為了在這種環(huán)境中安全運行，儀器必須防爆。

向這些市場供應(yīng)設(shè)備的公司必須將保護集成到設(shè)計中。電子設(shè)計人員有責(zé)任考慮可用的安全措施，并以最小的成本和對正確電路運行的影響實施這些措施。從設(shè)計的角度來看，這是一項艱巨的任務(wù)，由于必須滿足許多危險環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)才能滿足全球或國內(nèi)市場，這使得這項任務(wù)變得更加困難。盡管各種標(biāo)準(zhǔn)正在緩慢地走向協(xié)調(diào)，但在某些情況下，它們?nèi)匀幌嗷ッ堋?/p>

本文討論安全標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，以及滿足這些要求的方法。特別是，LT4356 系列過壓 / 過流保護器件提供了一種在電子設(shè)備中創(chuàng)建保護柵的高效而優(yōu)雅的方法。為了充分了解要求和解決方案，必須適度熟悉標(biāo)準(zhǔn)本身以及執(zhí)行這些標(biāo)準(zhǔn)的機構(gòu)。

本質(zhì)安全和危險環(huán)境分類

簡而言之，在危險環(huán)境中，設(shè)計師的任務(wù)是防止點火源遇到爆炸性環(huán)境。有幾種技術(shù)可以實現(xiàn)此目的，本文重點介紹稱為本質(zhì)安全 （IS） 設(shè)計的設(shè)計學(xué)科。圖1描繪了點火三角形，說明燃料、氧化劑和點火源必須全部存在才能發(fā)生爆炸。有幾種技術(shù)只是防止現(xiàn)有的點火源接觸爆炸性環(huán)境，而本質(zhì)安全設(shè)計實際上消除了點火源。表 1 中列出了主要的保護技術(shù)。

圖1.點火三角形。

分離技術(shù)非常適合許多應(yīng)用，但需要特殊的密封方法和物質(zhì)，通常會形成永久性屏障，使維修或服務(wù)變得不可能。施工技術(shù)是機械方法，同樣需要特殊材料。

只有本質(zhì)安全技術(shù)允許正常的儀器制造方法和材料，并且不需要特殊的結(jié)構(gòu)或包裝。此外，IS電路可以在有電源的情況下提供服務(wù)，并且通常是獲得認(rèn)證的最低成本方法。此外，ATEX 0 區(qū)僅允許使用經(jīng)過 IS 認(rèn)證的設(shè)備（指令 94/9/EC ATEX“大氣爆炸物”）。這是真的，因為儀器設(shè)計確保沒有足夠的電能（火花）或熱能作為點火源。具體而言，本質(zhì)安全電路是指在主要標(biāo)準(zhǔn)（IEC 60079-2006）規(guī)定的條件下產(chǎn)生的任何火花或任何熱效應(yīng)（包括正常運行和指定的故障條件）都不能引起給定爆炸性氣體環(huán)境的點火。

一些機構(gòu)監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)的遵守情況，并向制造商頒發(fā)證書。在北美FM，UL和CSA管理IEC-79系列標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，而歐盟的ATEX標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性主要由DEMKO認(rèn)證。所需的保護級別取決于儀器運行的環(huán)境。國際標(biāo)準(zhǔn)和操作守則根據(jù)爆炸風(fēng)險對環(huán)境進行分類。存在的氣體/蒸氣/粉塵的類型和揮發(fā)性及其存在的可能性決定了這種風(fēng)險。根據(jù)司法管轄區(qū)的不同，分類系統(tǒng)按類別/部門（北美）或區(qū)域（歐盟）進行。這些系統(tǒng)通常是兼容的，就本文而言，我們專注于類別/部門系統(tǒng)，因為許多國家/地區(qū)已采用IEC79系列標(biāo)準(zhǔn)，這是現(xiàn)有所有標(biāo)準(zhǔn)中最充分利用和協(xié)調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)電氣設(shè)備和易燃材料同時存在時，必須對設(shè)備和爆炸性環(huán)境進行分類。所提供的保護水平必須等于或優(yōu)于在此類環(huán)境中使用的標(biāo)準(zhǔn)所要求的水平。環(huán)境或“植物”根據(jù)爆炸性環(huán)境的類型（類和組）和存在概率（分區(qū)）進行分類。設(shè)備根據(jù)暴露于危險環(huán)境中的設(shè)備的任何組件的最高表面溫度（溫度代碼）以及它可以在火花事件中產(chǎn)生或釋放的最大能量（設(shè)備組）進行分類。重要的是要了解表面溫度與點燃給定氣體所需的火花點火能量之間沒有關(guān)系。表 2 總結(jié)了這些限制。

電子設(shè)計在本質(zhì)安全中的作用

標(biāo)準(zhǔn)IEC79-11中將IS電路定義為：

“在本國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下（包括正常運行和規(guī)定的故障條件）下產(chǎn)生的任何火花或熱效應(yīng)都不能在給定的爆炸性氣體環(huán)境中引起點火的電路?！?/p>

因此，電路必須包含安全元件，以防止火花或熱能達到足以在故障條件下引起爆炸的水平。電路設(shè)計人員有責(zé)任將這些保護元件整合到設(shè)計中，同時仍保持適當(dāng)?shù)碾娐愤\行。這很少是一件容易的事。

任何設(shè)計用于危險環(huán)境的設(shè)備都可以歸類為簡單或非簡單設(shè)備。在不贅述的情況下，如果一個簡單的設(shè)備包含無源元件，不產(chǎn)生或存儲大于1.5V，100mA和25mW的大量能量，則不需要機構(gòu)認(rèn)證。簡單裝置的例子有電阻器、二極管、LED、光電管、熱電偶、開關(guān)、接線端子等。出于顯而易見的原因，我們不會詳述此類設(shè)備。

電子儀器設(shè)計人員關(guān)注的非簡單IS設(shè)備被歸類為“Ex ib”（可能有一個可數(shù)故障）和“Ex ia”（可能有兩個可數(shù)故障）?？蓴?shù)故障是指檢查員為分析防止熱和火花點火故障的功效而施加的任意故障。不可計數(shù)的故障不是由元件故障引起的，而是由電路間距問題引起的，例如爬電距離/間隙、元件電壓/電流/額定功率不當(dāng)或元件結(jié)構(gòu)。設(shè)計人員的工作是確保他的元件選擇和電路布局不包含任何不可計數(shù)的故障，否則他可能無法僅憑這些故障進行認(rèn)證。

在合規(guī)性檢查期間，允許評估員通過一個（Ex ib）或兩個（Ex ia）保護組件，并探索這些故障對安全性的影響。如果這些故障不會降低電路的安全功能，則設(shè)備將獲得危險場所認(rèn)證。參考表 2，I類 1 分區(qū) IIC 組認(rèn)證，T6 允許在任何危險環(huán)境中運行，包括 ATEX 0 區(qū)區(qū)域。顯然，Ex ia是最難獲得的認(rèn)證，制造商應(yīng)該確定他必須具有這種級別的保護，然后再產(chǎn)生這樣做的成本。大多數(shù)應(yīng)用只需要 I/1 級或 2 級（1 區(qū)）認(rèn)證。

屏障概念

將功率/電壓/電流限制在特定環(huán)境的安全水平的屏障必須調(diào)節(jié)危險位置和非危險位置之間的任何電源或信號流。這種屏障在標(biāo)準(zhǔn)中稱為相關(guān)設(shè)備。重要的是要認(rèn)識到，包含保護組件的IS屏障位于非危險區(qū)域，并為危險區(qū)域中的IS認(rèn)證設(shè)備（包括簡單設(shè)備）供電。兩臺設(shè)備都必須遵守IS規(guī)則。也就是說，對于Ex ia認(rèn)證，兩個單元都必須被批準(zhǔn)遭受雙重故障，同時保持點火安全，如圖2所示。只要設(shè)備是安全的，設(shè)備的正?；蚩射N售操作與審查員無關(guān)。

圖2.隔離/保護屏障位置。

屏障的概念是獲得合規(guī)性的有力工具。很明顯，圖2中的非危險區(qū)域屏障必須限制危險區(qū)域中IS設(shè)備可用的總功率。然而，在危險區(qū)域設(shè)備內(nèi)也可能存在多個屏障。內(nèi)部屏障可用于進一步限制設(shè)備內(nèi)子電路的功率，以防止應(yīng)用多個可計數(shù)故障。

從廣義上講，保護元件是串聯(lián)型或并聯(lián)型。限流電阻是最常見的串聯(lián)保護器件，而限壓齊納二極管是最常見的并聯(lián)保護器件。當(dāng)組合使用以限制功率時，保護裝置被稱為屏障。保持真正電流隔離的屏障稱為“隔離器”。隔離器的例子有變壓器、電容耦合器和光耦合器。然而，隔離器不會提供直流電源或傳輸直流信號，因此與本次討論無關(guān)。我們不會深入研究使用電阻器或二極管來隔離儲能元件以提供火花點火保護，但這在標(biāo)準(zhǔn)中有所規(guī)定，與電流隔離器的概念不同。

安全組件和屏障設(shè)計

根據(jù)用于設(shè)計它們的組件，可以將屏障分類為被動或主動。被動屏障具有概念簡單、易于設(shè)計和在市場上隨時可用的優(yōu)勢。但是，受保護的現(xiàn)場設(shè)備必須承受勢壘施加的電壓負(fù)擔(dān)，并且仍然正常運行。被動屏障能效低下且體積龐大。如果必須將任何超過幾毫瓦的功率傳輸?shù)浆F(xiàn)場設(shè)備，則安全組件將變得非常大。

主動屏障在效率和組件尺寸方面具有巨大的優(yōu)勢，但通常更難設(shè)計，并且生產(chǎn)成本可能更高。此外，這些通常是不容易重用的定制設(shè)計。主動障礙最嚴(yán)重的缺點不是概念上的，而是官僚主義的。分析屏障設(shè)計的審查員完全熟悉常見的無源設(shè)計，在批準(zhǔn)有源設(shè)計之前，可能需要實際的火花測試（費用由您承擔(dān)）。然而，正如我們將看到的，LT4356 系列浪涌抑制器 IC 可用于設(shè)計一個有源屏障，其參數(shù)可輕松更改，以快速提供定制屏障。由于基本電路拓?fù)洳粫刑笞兓?，一旦這種有源設(shè)計獲得批準(zhǔn)，當(dāng)僅進行元件值更改時，它將更容易獲得批準(zhǔn)。如果 IS 儀器 供應(yīng) 商 只 執(zhí)行 一些 IS 屏障 設(shè)計， 則 可 顯著 節(jié)省 的 能效、 屏障 尺寸 和 成本。

為現(xiàn)場設(shè)備提供直流電源的相關(guān)設(shè)備的無源設(shè)計，即屏障，利用三種古老的無源器件來實現(xiàn)保護：保險絲、電阻器和齊納二極管。1.5 或 1.7 的安全系數(shù)適用于這些設(shè)備參數(shù)。此外，對于“ia”保護級別的雙故障保護，需要多個冗余組件。圖3顯示了最常見的被動屏障設(shè)計類型作為示例。

圖3.簡單的無源元件屏障。

只有齊納二極管可以限制開路電壓，只有電阻器和保險絲可以限制電流。保險絲不被視為火花點火能量限制裝置，因為它的反應(yīng)時間很慢。在每種情況下，器件都會耗散功率，并且必須正確額定值。Zeners實際上確實吸收了一些反向漏電流，即使它們沒有完全打開。

檢查員假設(shè)齊納電壓拐點出現(xiàn)在其公差的高端，通常為5%。齊納的額定功率必須為勢壘最大功率的 1.5 倍，電阻器的額定功率必須為最大功率的 1.5 倍，保險絲假定通過其額定電流的 1.7 倍。假定電阻處于其容差范圍的低端。所有有源和無源器件還必須具有絕對最大擊穿電壓規(guī)格，該規(guī)格是它們在正?；蚬收蠗l件下遇到的最大工作電壓的 1.5 倍。這些假設(shè)不是為了挫敗電子設(shè)計師，而是為了達到最壞情況下的屏障性能，總是在安全方面犯錯。

假設(shè)勢壘通過的最大功率為 V超頻?我南卡羅來納州= P.MAX/2當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備的阻抗等于勢壘源阻抗時，最大功率傳輸點。對于此分析，假設(shè)電阻值為 （R – %容差）和 V超頻在 （Vz + %容差）?，F(xiàn)場設(shè)備中的任何組件都必須能夠承受P.MAX/2除非通過次要手段以較低的值進行保護。如果我們假設(shè)現(xiàn)場設(shè)備只不過是一個LED，那么LED必須能夠耗散P.MAX/2不超過設(shè)備表面溫度代碼，例如 T85 額定產(chǎn)品的 6°C。

在實際的屏障設(shè)計中，保護元件冗余對于合規(guī)性是必要的，特別是對于齊納二極管。對于 Ex ib 額定設(shè)備，需要兩個并聯(lián)齊納二極管，對于 Ex ia 防護等級，需要三個并聯(lián)齊納二極管。請注意，齊納功率耗散額定值取決于保險絲清除。如果沒有保險絲，則必須提供證據(jù)證明齊納二極管可以無限期地耗散全部阻隔功率，而不會發(fā)生故障或超過設(shè)備的額定溫度。此外，IEC79 標(biāo)準(zhǔn)要求必須封裝所有未包含在認(rèn)可座中的保險絲。對保護電阻器還有進一步的要求：它必須是“萬無一失的”。如果兩個電阻串聯(lián)使用，則每個電阻器的值必須足夠高，以便在其中一個電阻短路時限制電流。如果兩個電阻并聯(lián)使用，則必須指定每個電阻器，以便在一個電阻失效開路時消耗最大故障功率。絕對可靠的電阻器是金屬膜、陶瓷釉面繞線或帶有保形涂層的厚膜 SMD 類型之一，所有這些都具有合適的爬電距離/間隙間距，以避免不可計數(shù)的故障。絕對可靠的電阻被認(rèn)為僅在開路時失效。檢查人員可能會將其視為一個可數(shù)故障，但除非它揭示電阻下游的故障，否則不會為分析提供信息。

盡管它們很簡單，但被動屏障在功率損耗和尺寸方面付出了高昂的代價。只有當(dāng)最大功率的輸入阻抗等于柵內(nèi)限流電阻器的電阻時，才會將最大功率傳輸?shù)浆F(xiàn)場設(shè)備，而這僅僅是提供給勢壘的功率的一半。如果現(xiàn)場設(shè)備需要超過幾毫瓦的功率，則勢壘電阻器可能會變得很大?？梢岳斫獾氖牵@種電阻器價格昂貴，值范圍有限，并且難以供電和安裝。如果設(shè)計中不包含保險絲，齊納二極管同樣會變得笨重且昂貴。保險絲必須封裝（第7.3段）這一事實通常規(guī)定整個屏障都已封裝，使其無法維修，而且制造起來很混亂，而且成本更高。

確定最大安全現(xiàn)場設(shè)備功率限制

可以通過相關(guān)設(shè)備屏障傳輸?shù)浆F(xiàn)場設(shè)備的實際功率完全取決于儀器供應(yīng)商尋求的認(rèn)證級別。這反過來又完全取決于它將遇到的環(huán)境。

所需的等級和部門評級很容易確定。但是，易燃?xì)怏w/粉塵類型決定了設(shè)備組和 T 代碼。氫氣具有相對較高的點火溫度（560°C）和非常低的火花點火能量（20μJ）的事實表明，在尋求認(rèn)證測試之前必須仔細(xì)考慮這些參數(shù)。在這里，我們將討論僅限于I類位置，地面操作中的氣體和蒸汽，II組。為了確定在屏障的輸出端可以有多少功率可用，并且仍然可以安全地故障開路或短路，我們利用標(biāo)準(zhǔn)中公布的經(jīng)驗確定的氣體點火曲線。這些曲線表示給定氣體組允許的最大電壓和電流。

標(biāo)準(zhǔn)中公布了三個圖表，一個用于電阻，電感和電容電路。圖4顯示了簡單電阻電路的曲線。為了便于討論，我們假設(shè)我們正在處理火花點火的最惡劣環(huán)境，乙炔，IIA組。參考圖4，在20V電壓下超頻似乎高達 400mA I南卡羅來納州允許無著火危險。此外，該功率不得允許相應(yīng)的表面溫升高到足以在正?；蚬收蠗l件下熱點燃?xì)怏w。

圖4.電阻電路火花點火曲線。

一些權(quán)威機構(gòu)建議降低電壓V超頻10% 和當(dāng)前 I南卡羅來納州33%。這在標(biāo)準(zhǔn)（IEC 60079-11，10.1.4.2）的安全系數(shù)下有所說明。限流串聯(lián)電阻的計算值為V超頻/我南卡羅來納州= 20/0.4 = 5Ω.電阻必須耗散的功率為 V超頻?我南卡羅來納州或（I南卡羅來納州）2/R 或 （V超頻）2/R，以電路操作或故障期間的最高值為準(zhǔn)。簡單的計算表明，即使是很小的功率也可能需要相當(dāng)大的限流電阻。最后要注意的是：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，根據(jù)經(jīng)驗和分析數(shù)據(jù)，T4（135°C）溫度代碼會自動授予任何使用1.3瓦或更低功率的電路。

利用 LT4356 浪涌抑制器作為本質(zhì)安全柵

LT?4356 系列過壓 / 過流限制器是設(shè)計具有最少部件數(shù)量和功耗浪費的有源保護柵的絕佳選擇。認(rèn)識到這一事實，凌力爾特提供采用 16 引腳 SO 封裝的 IC，其引腳間距足以避免在封裝時因不可計數(shù)故障而影響設(shè)計。對于高達10V的電壓，一些標(biāo)準(zhǔn)要求爬電距離為1.5mm（59.1mil），最高2V的爬電距離為0.78mm（7.30mil）。在2006 79系列標(biāo)準(zhǔn)之前，由于50引腳SO封裝的引線間距為1 mil（2.16mm），因此必須封裝IC以滿足這些要求，但封裝具有提高電路中任何相關(guān)元件的熱限制的額外優(yōu)勢。

然而，最新版本的協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)IEC60079-11（第5版2006-07）大大降低了印刷電路板上的這些爬電距離要求，當(dāng)設(shè)備以符合侵入保護標(biāo)準(zhǔn)的方式封閉時。這些標(biāo)準(zhǔn)被稱為IP等級，可防止灰塵或濕氣進入，從而保證污染程度為2或更低。這個想法是電路板保持越干凈和干燥， 電路板的 CTI 越低 （比較漏電起痕指數(shù)） 并且發(fā)生漏電流的可能性就越小.因此，79-11的附錄F僅允許0.2mm爬電距離，最高可達50V，適用于I類環(huán)境。由于大多數(shù)儀器儀表都是封閉的，因此設(shè)計人員應(yīng)該使用具有高IP等級的外殼，例如IP67或IP68，以避免封裝要求。除非必須封裝以滿足熱限制，否則最好避免其成本和相關(guān)問題。

圖 5 是 LT4356 IC 的簡化框圖。LT4356 連續(xù)監(jiān)視電流和電壓，并在發(fā)生故障時快速關(guān)斷串聯(lián)通 MOSFET。電流和電壓限值均由外部元件設(shè)置，因此可以輕松更改限值。分流電阻器和電壓反饋電阻器應(yīng)做到萬無一失，才能獲得認(rèn)證。通常，反饋電阻可以任意增大，這樣將輸入功率直接短路到反饋電阻的MOSFET故障就不會引起明顯的功耗。

圖5.LT4356 的簡化框圖

盡管如此，還有兩份警告說明是必要的。首先，有源器件（可控半導(dǎo)體）可以在Ex ib情況下用于功率限制（熱點火），但不能用于火花點火保護。見標(biāo)準(zhǔn)第7.5.2和7.5.3段。某些解釋可能允許在區(qū)域0中使用主動屏障，但只能以一式三份的形式使用。第二個警告是，與任何IS屏障一樣，即使對于Ex ib（單故障）應(yīng)用，屏障故障通常也會導(dǎo)致屏障下游的不可計數(shù)的熱故障故障。因此，如果其中一個屏障發(fā)生故障，則需要冗余。

LT4356 提供了兩個串聯(lián)調(diào)整管 （通常用于反極性保護）?！霸诳赡馨l(fā)生的情況下”需要防止極性反轉(zhuǎn)。單個二極管被認(rèn)為可以滿足這一要求，但兩個調(diào)整管可以更好地防止可數(shù)故障，而不會產(chǎn)生明顯的壓降。

圖6.冗余調(diào)整管。

對于Ex ib環(huán)境，檢查員可以使用其單個可數(shù)故障在內(nèi)部短路IC上的所有引腳，以分析由此產(chǎn)生的故障。雖然適當(dāng)額定的冗余齊納二極管可以放置在 LT4356 的輸出端以提供一個電壓限值，但在任何可觀的功率水平下，指定這些齊納二極管的成本和難度使得簡單地復(fù)制整個柵更具成本效益。請注意，對于Ex ia應(yīng)用，需要三重式屏障或帶有串聯(lián)無懈可擊電阻的兩個屏障才能滿足雙故障分析規(guī)則。

從這里開始，我們假設(shè)遵循間距和熱上升、元件額定值、PCB粘接寬度和冗余規(guī)則，并且電路不會因可數(shù)或不可數(shù)故障而失效。剩下的問題是火花點火能量。為此，LT4356 可能沒有用處，具體取決于應(yīng)用。

LT4356 通過關(guān)斷調(diào)整管來對電流和電壓故障做出反應(yīng)。但是，由于它不會立即關(guān)閉，因此會通過屏障噴射一些能量。在標(biāo)準(zhǔn)中，這被稱為通過能量，通常使用示波器測量和/或在腔室中進行實際火花點火測試進行評估。如果這種能量足以點燃目標(biāo)氣體，則屏障未通過認(rèn)證?？山邮艿耐ㄟ^能量總結(jié)在表3中。

臺架測試表明，LT4356 對于 Ex ia 熱點火應(yīng)用來說也綽綽有余。臺架測試使用改進的LT4356評估板DC1018A完成。設(shè)置原理圖如圖7所示。反饋電阻被選為IS特定的9.9V電壓限值，電流檢測電阻值被改變以允許300mA的電流限值。測試了過壓和過流限制性能。通過輸入從15到<>V的階躍變化來評估電壓限制。通過通過低R對輸出地施加直接短路來評估電流限值DS（ON）MOSFET 由一個 5V 方波驅(qū)動。

圖7.改進型DC1018A評估板的原理圖。

IC系列提供了許多使用故障定時器的故障恢復(fù)選項，根據(jù)應(yīng)用的不同，IS設(shè)備的設(shè)計人員可能會利用這些選項，但這里不討論這些選項。評估板上啟用的自動故障復(fù)位保持啟用狀態(tài)，以便進行測試。

圖8顯示了評估板采用15V電源和9.9V箝位限值上電時的電壓箝位動作示波器曲線。故障復(fù)位定時器的動作很明顯。

圖8.過壓故障操作。

更重要的是，圖9顯示了當(dāng)前的故障動作。結(jié)果表明，當(dāng)發(fā)生短路時，通過接通負(fù)載MOSFET，電壓在不到6μs的時間內(nèi)被箝位到地。通道1是觸發(fā)脈沖，通道2是勢壘輸出電壓。雖然沒有顯示，但電流也在下降，盡管沒有電壓那么快。電流的壓擺率取決于電源阻抗、電路電感和MOSFET柵極電容等變量。通常，應(yīng)使用盡可能小的MOSFET芯片尺寸，并且可能需要使用與勢壘輸出串聯(lián)的低值電阻器，以保持在火花點火閾值以下。

圖9.過流故障操作。

為了正確計算通過能量，必須從電流和電壓曲線得出功率曲線，然后隨時間進行積分?；鸹c火測試僅在不打開儀器外殼的情況下可能斷開的連接上進行。也就是說，與屏障本身外部和外部的設(shè)備之間的電纜或連接器。檢查員可以切斷電纜或斷開連接器以測量火花點火潛力。在外殼內(nèi)，只需評估熱點火潛力。

結(jié)論

任何希望向可能具有爆炸性的市場和環(huán)境銷售設(shè)備的供應(yīng)商都必須遵守設(shè)計規(guī)則，使其在此類環(huán)境中的操作不會產(chǎn)生煽動性。也就是說，它們不得能夠提供熱源或火花點火源。有幾種標(biāo)準(zhǔn)方法可以提供這種保護，但對于電子儀器，首選和成本最低的方法通常是本質(zhì)安全。管理爆炸性環(huán)境中電氣設(shè)備的國際標(biāo)準(zhǔn)錯綜復(fù)雜，在許多情況下，對于實現(xiàn)合規(guī)性所需的設(shè)計方法含糊不清。在當(dāng)今具有安全意識的世界中，政府和市場都要求設(shè)備經(jīng)過認(rèn)證，符合標(biāo)準(zhǔn)。認(rèn)證由許多被稱為國家認(rèn)可的測試實驗室的監(jiān)管機構(gòu)完成，并在授予認(rèn)證之前進行徹底和詳細(xì)的分析過程。

通過適當(dāng)?shù)谋Ｗo屏障設(shè)計，大大簡化了獲得IS環(huán)境儀器認(rèn)證的過程。雖然被動屏障設(shè)計簡單，但當(dāng)正常運行需要超過幾毫瓦時，它們會在尺寸和成本方面造成沉重的損失。主動屏障可以在提供幾瓦能量的同時實現(xiàn)安全操作，但設(shè)計規(guī)則更為復(fù)雜。

如果遵循基本規(guī)則，諸如 LT4356 之類的集成電路使得有源屏障設(shè)計更容易認(rèn)證。LT4356 系列電壓 / 電流鉗位的出色響應(yīng)時間是滿足限制可能導(dǎo)致熱點火的功率的法規(guī)要求的關(guān)鍵。如果要將 LT4356 也用于限制火花點火，則可能需要仔細(xì)的設(shè)計以及可能的額外快速箝位。

本文并未涵蓋合規(guī)屏障設(shè)計所需的所有細(xì)節(jié)，并且 IS 設(shè)計人員仍需要對適用標(biāo)準(zhǔn)進行深入研究。盡管如此，認(rèn)證就緒的主動屏障現(xiàn)在非常容易獲得，為設(shè)計師及其公司提供了一個前所未有的機會來擴展到迄今為止相對封閉的市場。

審核編輯：郭婷