如何在需要更高安全性的情况下建造电子设备。
介绍
在设计本质安全的产品时，有很多事情需要考虑。易燃气体或蒸气;如果环境中存在火花或过热源，空气中的灰尘、纤维和碎屑可能会造成爆炸危险。多年来，像这样的危险已经导致了灾难性的财产损失，甚至生命损失。
更令人生畏的是，几乎所有与能源或基础材料生产相关的行业都有潜在的危险位置，包括能源生产(如石油/天然气生产/炼油、存储/运输、采矿等)、材料加工(半导体制造、罐区、化学品制造等)、食品生产(谷物研磨、烘焙、酿造、蒸馏等)和许多其他(制药或化妆品制造;天然气、石油、污水等的泵站)。
为了减轻这种潜在的危险，世界各地的监管机构都在努力建立和完善本质安全(IS)标准旨在将潜在危险工作环境中的爆炸风险降至最低。经过IS认证的设备或产品设计成不能产生足够的热量或引发爆炸的能量。
各种各样的产品必须在危险环境中设计为本质安全(IS)。UL-913是您需要了解的is标准之一。
这篇文章涉及在上述潜在危险工作场所使用的新型电动产品电路设计的10条建议。以下是在这些产品的初始规划阶段需要考虑的10件事。
1.电池应谨慎选择
电池可以储存大量的能量，特别是那些基于高密度锂离子电池技术的电池。在选择用于本质安全设备的电池或电池时，要注意确保电池和电池足够坚固，能够承受预期的环境条件，以及包含或尽量减少在严重短路条件下可能发生的电解质泄漏量。
2.注意多种能量来源
我们很容易忽略使用一个或多个设备连接其他设备的影响。通常，低压通信端口的电路没有得到适当的关注，因为设计师太关注这些端口上的数据传输和接收。然而，每个端口都有可能连接到没有设计或评估为本质安全保护的设备。这可能会导致在本安全型装置内存在过量的故障能量和/或电源。即使这些端口只设计用于连接到相关设备或根据“实体概念”评估的本质设备，也要注意确保整个系统保持本质安全保护。
3.对已公布的半导体电气评级持怀疑态度
许多半导raybet开户体元件(例如齐纳二极管)的数据表将指定元件的绝对最大功耗额定值。然而，这个等级通常是基于非常特定的温度和安装条件。通常，组件数据表中的给定评级不能充分反映组件在最终使用应用程序中暴露的条件。总是花些时间来理解和评估最终应用对组件的额定功率、热升特性等的影响。当使用半导体元件作为分流电压限制器时，这是必要的。
4.计算散热元件的热升特性
为了确定本质安全装置的适当温度级别，必须评估故障条件下组件的最大表面温度。为了分析地确定这些部件的最高表面温度，您需要有关部件温升特性的信息。特别地，为了计算组件在特定环境温度下耗散给定功率时的最大外壳温度，需要组件的外壳-环境热阻。不幸的是，大多数组件数据表没有指定这个值;raybet开户相反，他们指定了一个连接到环境的热电阻。在缺乏此类信息的情况下，可以执行测试以确定所需的实验值。
5.注意电压增强电路
尽管开关稳压器、电荷泵和其他电压调节和增强电路在设计有效的电源时是有用的，但如果没有适当的电压限制，同样的电路也会带来挑战。如果没有适当的电压限制器保护，这类集成电路输出的增强电压水平可能会被故障传播到与同一集成电路相连的其他电路。这可能会导致电路的分离(基于可用故障电压峰值)和其他电路的火花点火评估问题。
6.储能组件应受到限制
虽然像电感、铁氧体珠和电容这样的储能元件可以用作滤波元件，但它们对满足火花点火要求提出了挑战。感应、电容和组合LC电路中可用和存储的能量必须受到限制，以确保没有足够的能量引起爆炸气氛的点火。当加上应用于电路中可用故障电压和/或电流的安全因素时，电感和电容的限制是相当具有挑战性的。为了帮助缓解这些挑战，封装可以用来保护电路免受火花点火。
该插图详细说明了封装的保险丝(在本例中是Littelfuse PICO 259-UL913)如何限制能量和温度输出，否则将暴露在爆炸性环境中。
7.单独电路的可用功率应受到限制
虽然本质安全保护的主要目标之一是限制设备的可用功率，但要满足行业对相同产品的需求是相当具有挑战性的。由于需要在更小的封装中提供更强大的电子设备，电路的功能需求需要与雷竞技最新app安全需求相平衡。通常情况下，在本质安全的设备中，将总可用功率分割到各种“单独的电路”，以提供驱动电路中需要功率的部分所需的最大功率，而不影响安全性。
8.在分离距离上考虑环境因素
保持本质安全的最重要的关键之一，特别是在考虑故障的应用时，是在不同的电路之间提供并保持所需的隔离距离。当涉及到分离距离时，本质安全设备的要求必须考虑到这些设备可能安装的环境。这些环境可能包含各种各样的污染物，这些污染物会影响电路导电部分之间的绝缘。设计时必须留出足够的空间，以保持必要的电路分离，以保持本质的安全保护。
9.保护部件应降额
被选为安全关键或“绝对可靠”的部件必须满足一定的施工要求;然而，它们也必须被评级，这样它们不会经历可能有害于它们提供的可靠性的压力。本质安全标准要求在不超过其额定电压、电流、这通常需要选择对应用而言被高估的组件，但又不能高估到不能提供所需保护的程度。
10.应仔细选择防护部件
本质安全的基本原理是，电路的设计是为了限制保护火花点火的能量量和限制保护热点火的功率量，这在很大程度上取决于可靠的操作和保护部件的“故障”或“可靠”。当电路处于正常运行和故障状态时，这些元件必须以良好定义的方式发挥作用，因此必须明智地选择这些元件。虽然本质安全标准不一定强制使用特定的组件，但对一些具有众所周知的操作和故障特性的广泛使用的组件有要求。熔断器、限流电阻和齐纳二极管通常用于设计可靠的限压和限流电路，可依赖这些电路来维持本质安全所需的能量和功率限制。
结论
总结一下，在考虑设计和开发用于危险工作场所的新设备或产品时，通过限制电火花源和高表面温度，以及保持所需的分离距离，防止电气设备成为点火源是关键。此外，保护元件的选择要明智，因为整体依赖于部件。本质安全标准提高了最终产品的整体安全性，从而提高了在危险操作环境中对生命和财产的保护水平。
想了解更多关于本质安全的设计吗?阅读《加强危险场所的工作场所安全》应用注释．
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