目錄

本安電路設(shè)計(jì)方法背景資料... 1

本安電路設(shè)計(jì)基本原則... 2

1 本安儀表基本設(shè)計(jì)要求... 8

2 本安電路設(shè)計(jì)... 9

3 簡單設(shè)備與簡單電路... 15

MiFi項(xiàng)目框圖... 19

USB3.0接口ESD靜電保護(hù)方案... 24

方案說明與注意事項(xiàng)... 25

天線保護(hù)... 25

本安電路設(shè)計(jì)方法背景資料

下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其
隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)
準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新
版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T 2829－2002 周期檢驗(yàn)計(jì)數(shù)抽樣程序及表（適用于對過程穩(wěn)定性的檢驗(yàn)）
GB 3836.1 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第 1 部分： 通用要求（GB3836.1-2000， eqv IEC
60079-0：1998）
GB 3836.2 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第 2 部分：隔爆型“ d”（GB3836.2-2000，eqv
IEC 60079-1：1990）
GB 3836.3 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第 3 部分：增安型“ e”（GB3836.3-2000，eqv
IEC 60079-7：1990）
GB 3836.4 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第 4 部分：本質(zhì)安全型“i”（GB3836.4-2000，
eqv IEC 60079-11：1999）
GB 4208 外殼防護(hù)等級（IP 代碼）（GB 4208－1993，eqv IEC 529:1989）
GB/T 5080.1－1986 設(shè)備可靠性試驗(yàn) 總要求（idt IEC 605-1:1978）
GB/T 5080.7 設(shè)備可靠性試驗(yàn) 恒定失效率假設(shè)下的失效率與平均無故障時(shí)間的驗(yàn)證
試驗(yàn)方案（GB/T 5080.7－1986，idt IEC 605-7:1978）

GB 12173 礦用一般型電氣設(shè)備(GB 12173－1990，neq ΓΟСТ 24754:1981)
GB/T 17626.3－2006 電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 射頻電磁場輻射抗擾度試驗(yàn)（idt IEC 61000-4-3:1995）
GB/T 17626.4－1998 電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)（idt IEC
61000-4-4:1995）
GB/T 17626.5－1999 電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)（idt IEC
61000-4-5:1995）
MT/T 286 煤礦通信、自動(dòng)化產(chǎn)品型號編制方法和管理辦法
MT/T 899 煤礦用信息傳輸裝置

防爆電氣產(chǎn)品以本質(zhì)安全型產(chǎn)品最多，本安型電氣設(shè)備是一種內(nèi)裝本質(zhì)安全電路的設(shè)備，它包括設(shè)備和電路，還可以包括關(guān)聯(lián)設(shè)備以及連接電纜，是石油、化工、煤炭等存在可燃性氣體場合中廣泛應(yīng)用的設(shè)備。本安型電氣設(shè)備由于具有體積小、重量輕、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。

本安電路設(shè)計(jì)基本原則

本安型電氣設(shè)備是指該設(shè)備的全部電路，在規(guī)定的試驗(yàn)條件下產(chǎn)生的電火花或熱效應(yīng)均不得點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性氣體混合物的電氣設(shè)備。

在該定義中：

① 規(guī)定的試驗(yàn)條件指用代表性氣體、加安全系數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)裝置并考慮正常工作和規(guī)定的故障條件等；

② 電火花指電容性電路的放電、電感性電路的開路放電、電阻性電路的導(dǎo)通和斷開放電及熾熱導(dǎo)線的熔斷；

③ 熱效應(yīng)指導(dǎo)線束的發(fā)熱、灼熱發(fā)光的燈絲和元件表面高溫。

根據(jù)本安型電氣設(shè)備的定義，在本安電路設(shè)計(jì)時(shí)可遵循下面幾個(gè)原則：

⑴ 本安電路與其他電路適當(dāng)隔離

我們知道，本安型電氣設(shè)備主要靠自身的電路參數(shù)來保證它的防爆安全性能的，因此本安型電氣設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備的本質(zhì)安全部分原則上不需要外殼進(jìn)行保護(hù)，但實(shí)際使用中為了防止可能遭受外部侵害，則需要采取外殼保護(hù)措施。采取的外殼保護(hù)措施有機(jī)械隔離和電氣隔離。

① 機(jī)械隔離通常采用的是電纜（或電線）直接連接在它的接線端子上，或者用插頭 - 插座方式插接連接。

接線端子設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足以下要求：

a．接線端子應(yīng)采用導(dǎo)電性能好、機(jī)械性能好的材料制成，如黃銅。且端子的結(jié)構(gòu)要保證導(dǎo)線連接可靠，不發(fā)生松動(dòng)。

b．本安電路接線端子之間、本安電路接線端子與非本安電路接線端子之間的電氣間隙和爬電距離應(yīng)該符合表1中規(guī)定要求。另外，在電路設(shè)計(jì)時(shí)要求外部導(dǎo)線連接后，導(dǎo)線裸露的帶電部分之間的電氣間隙不應(yīng)該小于6mm，導(dǎo)線裸露的帶電部分與接地金屬導(dǎo)體之間的電氣間隙不應(yīng)該小于3mm。

表1   爬電距離、電氣間隙和間距

①除間隔距離以外，目前沒有提出高于1575V的規(guī)定值。

②在電壓低于10V時(shí)，絕緣材料的相比漏電起痕指數(shù)不需要規(guī)定。

c．本安電路接線端子與非本安電路接線端子之間，應(yīng)該設(shè)置必要的隔離措施，以防止接線松脫出現(xiàn)“搭線”現(xiàn)象。這種措施有兩種形式：

i．本安電路接線端子與非本安電路接線端子之間至少相隔50mm間距；

ii．本安電路接線端子與非本安電路接線端子之間采用隔板進(jìn)行隔離，這種隔板可以是接地金屬板，也可以是非金屬隔板。

在設(shè)計(jì)插頭與插座連接時(shí)，原則上，在未連接的情況下，插頭應(yīng)連接在非帶電側(cè)，插座應(yīng)連接在帶電側(cè)，并且插接后應(yīng)該鎖緊。

② 電氣隔離

電氣隔離指元器件采用電氣隔離措施而保證非本安的能量或其它電路能量不能影響本安電路特性。這種電氣隔離能將本安電路與非本安電路可靠分隔。

根據(jù)電路特點(diǎn)和需要，可采用下列方法（之一）進(jìn)行電氣隔離：

a．變壓器隔離

這種方法一般是作為交流信號或脈沖信號的轉(zhuǎn)換隔離，是比較簡單的，只要按其本安側(cè)的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算或附加一下保護(hù)環(huán)節(jié)，即可達(dá)到把本安電路與非本安電路電氣隔離的目的。變壓器必須滿足以下要求：

在電源變壓器中，向本安電路供電的所有繞組同其它繞組應(yīng)該可靠地隔離，設(shè)計(jì)人員可采用下列兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔離。

i． 向本安電路供電的所有繞組和其它所有繞組并列地布置在鐵芯的的一個(gè)芯柱上，或者，將向本安電路供電的所有繞組和其它所有繞組分別布置在不同的芯柱上。不管哪種方式，繞組之間都必須按照表1中的規(guī)定進(jìn)行可靠的隔離。

ii．在向本安電路供電的所有繞組和其它繞組之間進(jìn)行接地屏蔽隔離，這種情況下，接地銅箔的厚度或接地繞組導(dǎo)線的直徑，應(yīng)能夠承受電路中保護(hù)熔斷器或斷路器動(dòng)作時(shí)流過的電流而不損壞。接地銅箔的厚度或接地繞組導(dǎo)線的直徑必須符合表2規(guī)定。

表2  屏蔽的最小金屬箔厚度或最小導(dǎo)線直徑與熔斷器額定電流的關(guān)系

b．可靠電阻隔離

利用可靠電阻，可以降低電壓減小電流使非本安電路與本安電路隔離。

c．隔離電容器

隔離電容器主要用于非本安電路與本安電路之間、本安電路與本安電路之間的隔離，其功能是傳遞檢測信號，隔離直流危險(xiǎn)電位。它由兩個(gè)參數(shù)相同的電容器串聯(lián)而成，它的額定電壓應(yīng)該為電路中可能出現(xiàn)的最高電壓的1.5倍值。

d．熔斷器

在本安電氣設(shè)備中，當(dāng)熔斷器被用來保護(hù)相應(yīng)電路時(shí)，則熔斷器應(yīng)該能夠連續(xù)地通過1.7I_n的電流（I_n熔斷體的額定電流）。

e．繼電器

繼電器也可以把本安電路和非本安電路隔離。它多用于控制或傳遞回路中，在使用繼電器時(shí)，必須滿足下列要求：

i． 非本安電路觸點(diǎn)的開閉回路不超過5A（有效值），250V（有效值）或100VA，其電氣間隙、爬電距離應(yīng)該符合表1規(guī)定要求。

ii．當(dāng)繼電器觸頭損壞時(shí)，觸點(diǎn)不允許脫落，也不允許因其故障而影響本安電路和非本安電路隔離的可靠性。

iii．繼電器繞組應(yīng)能承受其連接處的最大耗散功率。

f．安全柵隔離

安全柵隔離是設(shè)置于本安電路和非本安電路之間最常用的可靠的隔離組件，它能阻止危險(xiǎn)能量進(jìn)入到危險(xiǎn)區(qū)。

對于“ia”等級本安電路用的安全柵，不允許采用可控半導(dǎo)體器件進(jìn)行隔離。對于二極管安全柵應(yīng)該滿足下列條件：

i．至少裝二只二極管，并且至少設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立的接地端子，而且每個(gè)接地端子能夠連接截面積不小于4mm²的絕緣導(dǎo)線。

ii．二極管安全柵的試驗(yàn)除檢查電路組裝及相應(yīng)的輸入、輸出端子的正確性外，主要是檢驗(yàn)電路中所用二極管的性能指標(biāo)。

g．光電耦合器

一般在電路功能允許的情況下，盡量采用光電耦合器進(jìn)行本安電路與非本安電路的隔離。尤其是對不同負(fù)載采用光電耦合器隔離，方法簡單，可靠，同時(shí)可減少許多防爆性能試驗(yàn)。

在使用光電耦合器件對本安電路和非本安電路進(jìn)行隔離時(shí)，應(yīng)該在非本安電路的終端配置適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)環(huán)節(jié)，以保證非本安電路的電壓和電流不超過光電耦合器件的額定值的2/3。

⑵ 本安電路在規(guī)定的條件下，其任何元件的熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性氣體混合物

① 在設(shè)計(jì)本安電路時(shí)必須以最不利的工作條件和故障狀態(tài)下，利用已知元件的熱特性以及在適當(dāng)?shù)墓收蠗l件下可能承受的最大功率來計(jì)算或測定該元件的表面溫度，判定是否滿足允許的溫度要求。

② 對設(shè)備內(nèi)導(dǎo)線的選擇要考慮導(dǎo)線自身的發(fā)熱溫度，也就是說，要考慮導(dǎo)線最大允許通過的電流。

在一般情況下，對于銅導(dǎo)線，對應(yīng)于最高導(dǎo)線自身發(fā)熱溫度的最大允許電流可從表3獲得。

表3   銅導(dǎo)線的溫度組別（最高環(huán)境溫度為40℃時(shí)）

       注：①給出的最大允許電流值是交流有效值或直流值（A）。

           ②對于絞合導(dǎo)線，截面積為所有絞合導(dǎo)線的總截面積。

           ③該表也適用撓性扁平導(dǎo)線，例如帶狀電纜，但不適用印刷電路導(dǎo)線。

           ④直徑和截面積為標(biāo)稱尺寸。

⑤當(dāng)Pi不超過1.3W時(shí)，可以判定導(dǎo)線為T₄溫度組別，并且對于I類也是允許的。

對于金屬導(dǎo)線也可用下列公式計(jì)算：

       I = I_f[t(1+αT)/T(1+αt)]^1/2

式中，I – 最大允許電流，A

     I_f – 導(dǎo)線在40℃環(huán)境溫度時(shí)的熔化電流，A

     t – 自熱導(dǎo)線溫度和環(huán)境溫度，℃

     T – 導(dǎo)線熔化溫度，℃（對于銅為1083℃）

     α  – 導(dǎo)線材料的電阻溫度系數(shù)（對于銅為0.004265K^-1）

⑶ 對于本安電路，應(yīng)根據(jù)其電氣設(shè)備規(guī)定的等級（“ia”級，“ib”級）進(jìn)行試驗(yàn)和評定，其任何電火花不得引燃規(guī)定的爆炸性氣體混合物

這一原則是指其電路在正常工作或故障狀態(tài)產(chǎn)生的電火花，不得點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性氣體混合物。該原則是本安電氣設(shè)備最基本的本安特征。電火花是指設(shè)備在正常工作狀態(tài)下和故障狀態(tài)下，電器元件、連接導(dǎo)線、插接件等的斷路或短路而產(chǎn)生的火花。只有保證這些電火花不能點(diǎn)燃規(guī)定試驗(yàn)氣體的情況下，方可判定電路為本安電路。

1 本安儀表基本設(shè)計(jì)要求

本安儀表的設(shè)計(jì)主要包括電路和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 這是實(shí)現(xiàn)儀表本安防爆性能不可分割的兩個(gè)方面。本安儀表應(yīng)滿足三個(gè)基本要求:

① 必須把本安與非本安電路完全、可靠地隔離?？赏ㄟ^加大電氣間隙和爬電距離、加強(qiáng)電氣絕緣等方法來實(shí)現(xiàn)電路隔離, 防止本安與非本安電路間的擊穿, 確保本安電路的防爆性能。

② 本安電路中所有元器件或?qū)Ь€的最高表面溫度須不大于所規(guī)定的組別溫度要求, 以避免熱效應(yīng)點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物。根據(jù)熱效應(yīng)原理, 限制元器件或?qū)Ь€的最高表面溫度和通過限制相應(yīng)故障條件下加到元件上的最大功率的辦法來實(shí)現(xiàn)。

③ 電路在規(guī)定等級、級別相對應(yīng)的試驗(yàn)條件下進(jìn)行試驗(yàn)評定時(shí), 不得點(diǎn)燃相應(yīng)的爆炸性氣體混合物。通過控制電路的電參數(shù) (如減小電感和電容等儲(chǔ)能元件參數(shù)) , 或降低電路電流和電壓, 使電路達(dá)到本安防爆要求。電路中元器件要有足夠的功率, 連接導(dǎo)線應(yīng)具有足夠截面, 以使電路在各種故障條件下可能產(chǎn)生的高電壓和大電流作用下不會(huì)破壞元件性能, 通過元件的可靠性來保證電路的可靠性。

2 本安電路設(shè)計(jì)

2.1 最小點(diǎn)燃曲線

最小點(diǎn)燃曲線包括最小點(diǎn)燃電流曲線和最小點(diǎn)燃電壓曲線, 它們是在環(huán)境溫度為-20～+40 ℃、大氣壓力≤0.1 MPa (一個(gè)大氣壓或接近一個(gè)大氣壓) , 同時(shí)在氣體最易點(diǎn)燃濃度下, 用IEC 標(biāo)準(zhǔn)火花試驗(yàn)裝置作出的。最小點(diǎn)燃曲線是設(shè)計(jì)本安電路和評定電路本安性能的主要依據(jù)之一, 但這些曲線具有一定的使用局限性, 在應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意下列事項(xiàng)。

① 本安設(shè)備使用環(huán)境必須滿足:環(huán)境溫度為 -20～+40 ℃;環(huán)境大氣壓力為86～106 kPa;環(huán)境空氣含氧量必須<21%。

② 最小點(diǎn)燃曲線只適用于線性電路。

③ 電阻性電路是指電感小于1 mH的電路;電感性電路是指電感大于l mH的電路。

④ 電容最小點(diǎn)燃曲線, 僅反映電容本身放電的點(diǎn)燃情況, 并不包括電源的作用。在進(jìn)行本安電路設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)根據(jù)電路的實(shí)際情況, 考慮到電源作用的附加影響。

⑤ 最小點(diǎn)燃曲線是反映點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的臨界參數(shù)。這些參數(shù)通常不能直接使用, 使用時(shí)應(yīng)考慮相應(yīng)的安全系數(shù), 即將查得的最小點(diǎn)燃電流 (或電壓) 值除以相應(yīng)的安全系數(shù), 用等式可表示為:

設(shè)計(jì)最大允許電流 (電壓) =最小點(diǎn)燃電流(電壓)電流(電壓)安全系數(shù)=最小點(diǎn)燃電流(電壓)電流(電壓)安全系數(shù) (1)

當(dāng)安全系數(shù)施加在能量上時(shí), 則有:

電流 (電壓) 安全系數(shù)=(能量安全系數(shù))???????√=(能量安全系數(shù)) (2)

通常, 電阻性和電感性電路用減小電流值作為安全系數(shù);電容性電路用減小電壓值作為安全系數(shù)。

⑥ 鎘和鋅是電線或電纜防腐常用的材料。包括電線或電纜在內(nèi)的本安系統(tǒng)電路中將不可避免地存在鎘和鋅。因此, GB 3836.4-2000依據(jù)最新IEC標(biāo)準(zhǔn)取消了原GB 3836.4-1983標(biāo)準(zhǔn)中給出的不含有鎘、鋅、鎂、鋁的最小點(diǎn)燃曲線。

2.2 本安電路設(shè)計(jì)分析程序

通常情況下, 本安電路的設(shè)計(jì)或分析, 應(yīng)遵守下列程序:在元件的容差、供電電壓波動(dòng)、絕緣故障和元件故障等情況 (即正常工作和故障狀態(tài)) 下, 確定出最壞的實(shí)際電路參數(shù); 根據(jù)電路型式以及電氣設(shè)備等級, 考慮相應(yīng)的安全系數(shù)以及安全系數(shù)施加規(guī)則, 推導(dǎo)出適用于采用火花試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)和評定的修改電路;根據(jù)最小點(diǎn)燃曲線, 檢查修改電路參數(shù)是否滿足本安防爆要求。

2.3 正常情況分析

正常工作情況應(yīng)包括:①供電電壓取制造廠設(shè)計(jì)規(guī)定值的1.1倍;②本安電氣設(shè)備或關(guān)聯(lián)設(shè)備的額定環(huán)境條件應(yīng)取其最不利的狀態(tài), 如采用晶體管作限流安全柵應(yīng)考慮其在使用溫度下限時(shí)的限流值作為安全柵的最大短路電流, 齊納二極管的最高齊納電壓應(yīng)取其在使用溫度上限時(shí)的穩(wěn)壓值;③在最不利的組合條件下所有元件的容差。如在評定齊納安全柵中, 穩(wěn)壓管在考慮正偏差、限流電阻時(shí), 還應(yīng)考慮負(fù)偏差這樣的組合條件來決定安全柵的最高輸出電壓和最大輸出電流;④各種整定元件應(yīng)處于最不利的位置;⑤受檢本安電路的接通和斷開, 屬于正常工作狀態(tài)的一個(gè)部分, 不能算作故障狀態(tài)。

2.4 電路故障狀態(tài)分析要點(diǎn)

本安電路故障分析應(yīng)考慮:①電路的故障分析, 應(yīng)當(dāng)考慮到火花點(diǎn)燃源以及熱點(diǎn)燃源。其中火花點(diǎn)燃源包括:電容性電路的放電、電感性電路的開路、電阻性電路周期性的接通和斷開、靜電火花。而熱點(diǎn)燃源包括:小型儀表導(dǎo)線的發(fā)熱、灼熱發(fā)白的燈絲、元件的表面高溫。②電路的分析, 應(yīng)分別考慮正常工作、一個(gè)故障和兩個(gè)故障的情況, 并考慮相應(yīng)的安全系數(shù)。③電路的故障條件應(yīng)選擇最惡劣的情況, 包括元件參數(shù)的極端情況。④由一個(gè)故障引起的一系列故障只能算作一個(gè)故障。⑤在可靠連接和隔離不是澆封或沒有涂覆絕緣清漆覆蓋時(shí), 或不能保持不低于IP20等級外殼完整性, 同時(shí)連接件暴露時(shí), 則用火花試驗(yàn)裝置對這些連接和隔離電路進(jìn)行接通和斷開試驗(yàn), 應(yīng)視作對正常工作狀態(tài)的檢驗(yàn), 不應(yīng)算作故障。如關(guān)聯(lián)設(shè)備輸出短路或接地, 不應(yīng)算作故障。⑥符合可靠元件或組件設(shè)計(jì)要求和具有規(guī)定的電氣間隙以及爬電距離的保護(hù)性元件, 應(yīng)當(dāng)視為不發(fā)生故障的元件。分析故障時(shí), 不應(yīng)考慮它們的故障或失效。⑦不符合本篇元件額定值所要求的元件故障, 認(rèn)為是非計(jì)數(shù)故障。相反, 則應(yīng)認(rèn)為是計(jì)數(shù)故障。⑧半導(dǎo)體器件應(yīng)考慮到短路和開路故障以及可能由其他元件故障引起的情況。對于表面溫度分組來說, 應(yīng)考慮可能出現(xiàn)最大耗散功率條件下的半導(dǎo)體器件的故障。集成電路可能失效, 以致使在其外部連接之間存在短路和開路的組合。⑨考慮連接線開路故障, 以及由移動(dòng)引起的脫落。 (10) 任何導(dǎo)線或印制電路導(dǎo)線, 包括它的連接的開路故障應(yīng)認(rèn)為是一個(gè)單獨(dú)計(jì)數(shù)故障。 (11) 對于小間隙的鑒定, 要在這個(gè)小間隙可能引起的最不利條件下進(jìn)行。比規(guī)定的電氣間隙和爬電距離數(shù)值的1/3還小的間隙的短路不應(yīng)視為故障。 (12) 對于使用電池的設(shè)備, 應(yīng)當(dāng)考慮到由于電池漏液而造成的腐蝕作用和導(dǎo)電通路。 (13) 對于僅僅有一個(gè)故障或無故障可產(chǎn)生的設(shè)備, 只要它在一個(gè)故障或正常情況下符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求, 就應(yīng)被認(rèn)為是可以接受為ia等級的設(shè)備。 (14) 按規(guī)定關(guān)聯(lián)設(shè)備的最大輸出參數(shù)對本安儀表進(jìn)行的評定, 應(yīng)算作一個(gè)故障。但即使是同一系統(tǒng)中的多個(gè)關(guān)聯(lián)設(shè)備均處于各自的最大輸出參數(shù)狀態(tài), 最多也只能算作一個(gè)故障。

2.5 本安電路設(shè)計(jì)方法

通常, 本安電路的設(shè)計(jì)可根據(jù)電路的特點(diǎn)靈活應(yīng)用下列不同的技術(shù)方法, 來滿足本安電路設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)、合理安全可靠的要求。

① 逐一解決法

這種方法通常適用于采用單一電源的電路。對于電路中的各儲(chǔ)能元件及可能的發(fā)熱元件可以通過分析, 分別予以逐一解決。

② 逐級限壓/限流法

這種方法通常適用于具有多個(gè)工作電源的電路。在設(shè)計(jì)時(shí), 我們可以采取可靠的限壓箝位措施, 將具有不同工作電源電路的最高電壓分別予以控制。必要時(shí), 還可依據(jù)實(shí)際的電路工況, 在箝位電壓下采取適當(dāng)?shù)南蘖鞔胧? 以限制最大工作電流。然后, 再對各電路中的儲(chǔ)能元件及可能的發(fā)熱元件分析其安全性。這種設(shè)計(jì)方法既允許電路具有較高的電容、電感, 便于實(shí)現(xiàn)電路的基本性能, 同時(shí)也允許在較低工作電壓下的電路選用具有較低功率的元件, 便于本安設(shè)備實(shí)現(xiàn)小型化。

③ 電路分離法

這種方法通常適用于復(fù)雜電路, 且各功能電路之間本身是相互隔離的情況。尤其是對于采取逐一解決法和逐級限壓/限流法都不便于實(shí)現(xiàn)電路本安的情況, 我們可以借助于電路自身隔離的特點(diǎn), 按照本安設(shè)計(jì)的基本要求, 通過對隔離元件的可靠設(shè)計(jì), 首先使不同功能的電路實(shí)現(xiàn)可靠隔離, 然后依據(jù)逐一解決法和逐級限壓/限流法去完成電路的本安設(shè)計(jì)。

2.6 電容和電感儲(chǔ)能的抑制

抑制本安儀表電路中電容和電感元件的儲(chǔ)能是儀表實(shí)現(xiàn)本安防爆的首要解決的問題。電容和電感中的儲(chǔ)能可用公式表示為:

Wc=12CU2  ?WL=12LI2  ?(3)Wc=12CU2  ?WL=12LΙ2  ?(3)

對于規(guī)定類別的爆炸性危險(xiǎn)氣體都有其最小點(diǎn)燃能量。各典型氣體的最小點(diǎn)燃能量值如表1所示。

表1 各類級別爆炸性氣體混合物最小點(diǎn)燃能量 導(dǎo)出到EXCEL

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當(dāng)電容或電感中的儲(chǔ)能超過相應(yīng)類別的最小點(diǎn)燃能量時(shí), 電路一旦發(fā)生故障, 爆炸性危險(xiǎn)氣體混合物就有可能被點(diǎn)燃而產(chǎn)生爆炸。因此, 如何抑制本安電路中電容和電感的儲(chǔ)能到安全水平是本安電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

從式 (3) 中不難看出, 設(shè)計(jì)人員可通過限制元件的端電壓或流過元件的電流就能有效地抑制其釋放能量。不過, 對于電路中的電感元件通常也可以在電感儲(chǔ)能元件兩端可靠地并接合適的齊納二極管、壓敏電阻、二極管等分流元件以吸收電感儲(chǔ)能。只要并接分流元件選擇恰當(dāng), 電感對外電路呈現(xiàn)的電感作用將大大降低。一般來說, 分流元件的動(dòng)態(tài)電阻越小, 保護(hù)效果越好。試驗(yàn)表明, 并接二極管的電感元件的等效電感可減小到原電感值的1/10～1/100。市場上的大多數(shù)本安電磁閥、電氣轉(zhuǎn)換器和閥門定位器等產(chǎn)品都是采用這一保護(hù)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)本安的。當(dāng)這種保護(hù)組件使用在爆炸性危險(xiǎn)場所時(shí), 應(yīng)將元件和線圈一起澆封或其他等效措施以避免因線圈與保護(hù)元件之間斷開產(chǎn)生火花而點(diǎn)燃爆炸性危險(xiǎn)氣體。

同樣, 對于電容儲(chǔ)能元件, 可通過并接齊納二極管、壓敏 電阻、穩(wěn)壓管、二極管等限壓元件以限制電容兩端電壓、或串接限流電阻來限制電容放電速率。從而達(dá)到抑制電容儲(chǔ)能或釋放能量的目的。兩者相比, 后者顯得更為有效。舉例來說, 對于一個(gè)原有20 V電壓的電容, 在一定條件下電容器的電容量應(yīng)限制在1.0 μF以內(nèi), 但是在相同條件下, 如它與一個(gè)5.6 Ω的電阻元件可靠串聯(lián)后, 則電容器電容量可增加到7.0 μF。如果串加電阻為15 Ω則電容量可增加到50 μF。而當(dāng)串接電阻為40 Ω時(shí), 電容器電容量即使為無窮大電路也將具有本安性能。不過, 當(dāng)這種阻容組件在爆炸性危險(xiǎn)場所時(shí), 應(yīng)采取澆封或其它等效措施, 以保證電容兩端不會(huì)直接被短路。對于采取澆封的情況, 要求安裝元件的印制板正反面都澆封, 以確保電容與電阻間的所有裸露導(dǎo)體 (包括銅箔) 都被澆封。要注意的是電容串接電阻后, 可能其濾波效果或其他性能會(huì)受到一定的影響。因此, 在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)根據(jù)電路的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)性能要求合理選擇設(shè)計(jì)方案。

2.7 最高表面溫度的控制

本安儀表電路元件及導(dǎo)線的熱表面溫度是一種危險(xiǎn)的點(diǎn)燃源, 爆炸性危險(xiǎn)氣體與高于其自燃溫度的熱表面接觸就可能引起爆炸。因此, 在設(shè)計(jì)本安電路時(shí)應(yīng)根據(jù)要求的溫度組別合理選擇內(nèi)部連接導(dǎo)線截面以及元器件額定參數(shù), 以限制最高表面溫度的產(chǎn)生, 滿足儀表使用場所可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)氣體的最低引燃溫度高于該儀表的溫度組別對應(yīng)溫度。在工作實(shí)踐中, 逐臺(tái)進(jìn)行溫度測量的儀表, 其允許的最高表面溫度不得高于電氣設(shè)備溫度組別中的規(guī)定值。不是逐臺(tái)進(jìn)行溫度測量的儀表, 其允許的最高表面溫度, 對于T1、T2組, 不得高于電氣設(shè)備溫度組別中的規(guī)定值減10 ℃;對于T3、T4、T5和T6組, 不得高于電氣設(shè)備溫度組別中的規(guī)定值減5 ℃。

一般情況下, 經(jīng)可靠設(shè)計(jì)的本安儀表在正常工作條件下, 元件或?qū)Ь€通常不會(huì)產(chǎn)生高于引燃溫度的表面溫度。但是當(dāng)考慮兩個(gè)故障作用時(shí) (對于ia本安儀表而言) , 儀表的電阻或半導(dǎo)體器件可能會(huì)受到遠(yuǎn)高于正常工作條件下的電壓和電流。因此, 在設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)主要考慮故障條件下可能產(chǎn)生的導(dǎo)線或元件的表面溫度, 并通過分析計(jì)算或?qū)嶋H測量得出最高表面溫度。必要時(shí), 可借助于各種散熱技術(shù)來達(dá)到降溫目的。實(shí)踐中, 有時(shí)采用澆封措施來降低元件或?qū)щ娖骷谋砻鏈囟? 此時(shí)要求澆封劑的體積及其最小厚度應(yīng)至少使被澆封元件或?qū)щ姴考谋砻鏈囟冉档揭蟮臏囟? 且澆封劑的額定運(yùn)行溫度應(yīng)不低于澆封劑接觸的最熱元件或?qū)w部件的表面溫度。

此外, 對于T4溫度組別, 我們通常也可根據(jù)配用關(guān)聯(lián)設(shè)備的最大輸出功率P₀、電路中元件表面積和環(huán)境溫度按表2進(jìn)行判斷。

表2 T4溫度組別判別規(guī)則 導(dǎo)出到EXCEL

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3 簡單設(shè)備與簡單電路

3.1 簡單設(shè)備

對于電壓不超過1.2 V, 電流不超過0.1 A, 且其能量不超過2O μJ或功率不超過25 mW的電氣設(shè)備或部件, 經(jīng)國家指定的檢驗(yàn)單位認(rèn)可后, 不須持有防爆合格證書即允許直接使用于工廠爆炸性氣體環(huán)境中。我們通常把這類電氣設(shè)備或部件叫做“簡單設(shè)備”。它們包括熱電偶、熱電阻、熱敏電阻、發(fā)光二極管、光電池等。盡管這些設(shè)備本身不會(huì)產(chǎn)生足以點(diǎn)燃危險(xiǎn)氣體的能量, 但是當(dāng)它們與其他配套儀表一起使用構(gòu)成本安系統(tǒng)時(shí), 一方面應(yīng)配用合適的關(guān)聯(lián)設(shè)備, 以保證危險(xiǎn)電火花能量不致于帶到處于危險(xiǎn)場所的簡單設(shè)備端;另一方面這些簡單設(shè)備至少應(yīng)同時(shí)滿足GB 3836.1-2000標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的下列基本安全要求:外殼材料含鎂量或塑料表面電阻的要求;金屬外殼接地的要求;電氣間隙爬電距離的要求;500 V 絕緣 (配齊納安全柵時(shí)) 的要求;外殼防護(hù)等級的要求 (至少為IP20) 。

關(guān)于簡單設(shè)備的溫度組別, 若簡單設(shè)備使用在正常額定范圍內(nèi)及在40 ℃最高環(huán)境溫度的本質(zhì)安全電路內(nèi)時(shí), 對于Ⅱ類的應(yīng)用場所, 開關(guān)、插頭、插座和端子, 其溫度組別可認(rèn)定為T6。對于其它簡單設(shè)備應(yīng)按相關(guān)要求進(jìn)行確定。

當(dāng)簡單設(shè)備作為含在其它電路的設(shè)備的部件時(shí), 應(yīng)隨整機(jī)電路一起進(jìn)行評定。

這里需要補(bǔ)充說明的是常用于氣體濃度檢測的電化學(xué)傳感器并非一定是簡單設(shè)備。通常, 電化學(xué)傳感器可視作為一個(gè)容性有源元件, 其可能產(chǎn)生的電能與氣體種類及其在空氣中的濃度有關(guān), 且其輸出特性還取決于氣體濃度、溫度和濕度等因素。據(jù)資料, 對于基于電化學(xué)原理的氧傳感器 (0%～100%) , 其可能產(chǎn)生的開路電壓為0.9 V, 負(fù)載電流為10 mA, 短路電流為500 mA, 最大功率可達(dá)112.5 mW;對于基于電化學(xué)原理的毒性氣體傳感器, 其可能產(chǎn)生的開路電壓為1.25 V, 負(fù)載電流為50 mA, 短路電流為1 A, 最大功率可達(dá)300 mW。很顯然, 這些參數(shù)值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了簡單設(shè)備的定義。但是, 如果這些傳感器僅僅以完全獨(dú)立的電路形式應(yīng)用時(shí), 即電路中沒有其它供電電源時(shí), 它們?nèi)钥稍u定為簡單設(shè)備;反之, 如果它們集成于其它帶有供電電源的電子電路時(shí), 整個(gè)電路的本質(zhì)安全性能的評定除應(yīng)考慮電路本身的供電電源外, 還必須同時(shí)考慮來自電化學(xué)傳感器可能產(chǎn)生的電參數(shù)的疊加影響。

3.2 簡單電路設(shè)計(jì)示例

3.2.1 簡單電阻電路

如圖1所示, 找出一個(gè)與28 V直流電源相串聯(lián)的限流電阻的最小值, 使該電路適用于氫氣危險(xiǎn)場所。

圖1 簡單電阻電路   下載原圖

首先, 應(yīng)明確該電路屬于電阻性電路, 且要求該電路能適用于Ⅱ類C級危險(xiǎn)場所?？紤]電源波動(dòng)10%的因素, 電源E=28 V×1.1=30.8 V, 取E=31 V。查ⅡC曲線可知:電源電壓為31 V時(shí), 最小點(diǎn)燃電流為140 mA, 取安全系數(shù)1.5, 則其最大允許電流=最小點(diǎn)燃電流/安全系數(shù)=140 mA/1.5=93.3 mA, 由此可得出與28 V直流電源串聯(lián)的最小電阻值為31.0 V/93.3 mA=332 Ω, 考慮該電阻器允許誤差±5%, 限流電阻至少為349 Ω。

當(dāng)該電源組件直接用于危險(xiǎn)場所時(shí), 還必須采取整體澆封或其它等效的附加措施, 以防止電池不經(jīng)電阻直接短路。

3.2.2 簡單電感電路

為了詳細(xì)說明簡單電感電路設(shè)計(jì)、分析程序, 現(xiàn)在來分析一下圖2所示的簡單電感電路。假設(shè)該電路準(zhǔn)備用在ⅡC級爆炸危險(xiǎn)場所, 電路由20 V的蓄電池與適當(dāng)安全可靠元件300 Ω的限流電阻組成的電源, 并向一個(gè)1 100 Ω和100 mH的電感器饋電。

圖2 簡單電感電路和電容電路   下載原圖

該示例中, 300 Ω和 1 100 Ω取為最小值, 100 mH取為最大值。對于該電路需分別進(jìn)行兩個(gè)單獨(dú)評定:須保證電源本身是本安型的;須考慮連接負(fù)載的影響。

① 電源的評定步驟

首先, 取限流電阻最小值300 Ω。就電阻本身而言, 這是最壞的情況。

如果該電阻不能滿足關(guān)于可靠元件的規(guī)定要求, 那么應(yīng)用一個(gè)故障規(guī)定可組成其新的等效電路, 此時(shí), 等效電路中的電阻認(rèn)為是短路的。當(dāng)具有這類故障時(shí), 電源就認(rèn)為不是本安型的。

蓄電池的最高電壓應(yīng)從測量許多新蓄電池的開路電壓來確定, 且應(yīng)取充電后瞬間測得的電壓最高值。在以下討論中, 假定蓄電池的最高電壓為22 V, 則最大短路電流是22 V/300 Ω= 73.3 mA

其次, 由于電路是電阻性的, 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定, 安全系數(shù)取1.5, 并施加在電流上, 這時(shí)短路電流就增加到1.5×73.3 mA=110 mA 。

最后, 查ⅡC曲線, 在電壓為22 V時(shí)對應(yīng)的最小點(diǎn)燃電流為315 mA, 它遠(yuǎn)大于110 mA。因此, 從火花點(diǎn)燃的觀點(diǎn)可知, 該電源是本質(zhì)安全的。

② 負(fù)載的連接的評定步驟

首先, 如前所述, 假定蓄電池的最高電壓為22 V。由于300 Ω和1 100 Ω是最小值, 所以負(fù)載上流過的最大電流為22 V/ (300+ 1 100) Ω=15.7 mA。電路中無故障可加, 這是因?yàn)?00 Ω電阻是可靠元件, 電感器的短路故障形成的電路即為上述考慮的電源電路。電感器的開路故障顯然只會(huì)導(dǎo)致安全條件。

其次, 由于電路是電感性的, 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定, 安全系數(shù)取1.5, 并施加在電流上, 這時(shí)電路電流提高到1.5×15.7 mA=23.6 mA 。

最后, 查ⅡC 曲線 (對于電壓低于24 V的情況, 也可使用最小點(diǎn)燃曲線) , 100 mH 電感器在電源電壓為24 V時(shí)最小點(diǎn)燃電流約為28 mA, 該值大于23.6 mA 。因此, 可以判定, 該電路是本安型的, 可用于ⅡC級爆炸危險(xiǎn)場所。

需要注意的是, 上述判定是以假定電感器為空芯電感器為前提的。如果電感器不是空芯的, 那么這樣的判斷只是近似的。這時(shí)有必要用火花試驗(yàn)裝置對該電路進(jìn)行火花試驗(yàn), 以確定該電路是否真正滿足本安防爆要求。

3.2.3 簡單電容電路

簡單電容電路是準(zhǔn)備用在 I 類爆炸危險(xiǎn)場所的, 電路由10 μF電容器、30 V蓄電池和可靠元件10 kΩ的限流電阻連接組成的。在圖2示例中, 30 V 、10 μF取為最大值, 10 kΩ取為最小值。對于該電路的分析, 也需分別進(jìn)行兩個(gè)單獨(dú)判定:保證電源本身是本安型的;考慮有電容存在的情況。

① 電源的評定程序已經(jīng)在簡單電感電路示例中予以敘述, 這里就不再重復(fù)。

電源電路本身可很容易地判定為是本安型, 且其安全系數(shù)超過100倍。

② 電容器的評定步驟

首先, 蓄電池的最高電壓為30 V, 電容器的最大電容值為10 μF。無需再加故障, 因?yàn)?0 kΩ 電阻是可靠元件, 并且電容器無論是開路還是短路都會(huì)形成本例中所考慮的電源電路。其次, 由于電路是電容性的, 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定, 安全系數(shù)取1.5, 且安全系數(shù)施加在電壓上, 這時(shí)電路電壓提高到1.5×30 V=45 V 。最后, 查I類電容電路中 (C+0 Ω) 曲線 (Ⅰ類) , 在電壓為45 V時(shí), 對應(yīng)的不致于引起點(diǎn)燃的電容最大值為3 μF。因此, 可以判定電路中的10 μF電容不能滿足本安要求。

為了使該電路滿足本安要求, 可降低電路電壓或減小電容值, 或者在 10 μF電容器上串聯(lián)一個(gè)電阻可靠元件并將它們澆封為一體。查I類電容電路中 (C+0 Ω) 曲線, 對應(yīng)10 μF的最小點(diǎn)燃電壓為26 V。因此, 若電容不變, 則蓄電池電壓應(yīng)降低到26 V÷ 1.5=17.3 V ;另一種方法是電壓不變, 即將電容值減小到1.5 μF;或者由于10 μF電容器串 5.6 Ω電阻可靠元件后的最小點(diǎn)燃電壓約為48 V (大于45 V) , 故當(dāng)把最小值為5.6 Ω的電阻可靠元件與電容器串聯(lián)連接, 并澆封為一體后構(gòu)成的新電路是本安型的, 可用于I類爆炸危險(xiǎn)場所。

這里要特別指出, 在上述討論中嚴(yán)格地說有一個(gè)問題被忽略了, 就是電容電路最小點(diǎn)燃曲線只考慮了與未直接連接在電源上的充電電容的關(guān)系。實(shí)際上, 假定所考慮的電源電路本身具有一個(gè)較大的安全系數(shù) (如上述示例) , 則可應(yīng)用這些電容電路最小點(diǎn)燃曲線。但如電源本身具有較小的安全系數(shù), 則把它與電容器連接就可能出現(xiàn)一種怪現(xiàn)象, 即通過電容電路最小點(diǎn)燃曲線判定該電路雖具有本安性能, 但實(shí)際上卻可能不是本安的。一般地, 這種電路用上述方法是不能作出可靠鑒定結(jié)論的, 必須用火花試驗(yàn)裝置進(jìn)行火花點(diǎn)燃試驗(yàn)。

MiFi項(xiàng)目框圖

電源設(shè)計(jì)

考慮極性保護(hù)、過電流保護(hù)、過熱保護(hù)以及程序保護(hù)

　1、極性保護(hù)：直流開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸入一般都是未穩(wěn)壓直流電源。由于操作失誤或者意外情況會(huì)將其極性接錯(cuò),將損壞開關(guān)穩(wěn)壓電源。極性保護(hù)的目的,就是使開關(guān)穩(wěn)壓器僅當(dāng)以正確的極性接上未穩(wěn)壓直流電源時(shí)才能工作。利用單向?qū)ǖ钠骷梢詫?shí)現(xiàn)電源的極性保護(hù)。最簡單的極性保護(hù)電路如圖1所示。由于二極管D要流過開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入總電流,因此這種電路應(yīng)用在小功率的開關(guān)穩(wěn)壓器上比較合適。在較大功率的場合,則把極性保護(hù)電路作為程序保護(hù)中的一個(gè)環(huán)節(jié),可以省去極性保護(hù)所需的大功率二極管,功耗也將減小。

2、過電流保護(hù)：當(dāng)出現(xiàn)負(fù)載短路、過載或者控制電路失效等意外情況時(shí),會(huì)引起流過穩(wěn)壓器中開關(guān)三極管的電流過大，使管子功耗增大,發(fā)熱,若沒有過流保護(hù)裝置,大功率開關(guān)三極管就有可能損壞。故而在開關(guān)穩(wěn)壓器中過電流保護(hù)是常用的。最經(jīng)濟(jì)簡便的方法是用保險(xiǎn)絲。由于晶體管的熱容量小,普通保險(xiǎn)絲一般不能起到保護(hù)作用,常用的是快速熔斷保險(xiǎn)絲。這種方法具有保護(hù)容易的優(yōu)點(diǎn)，但是,需要根據(jù)具體開關(guān)三極管的安全工作區(qū)要求來選擇保險(xiǎn)絲的規(guī)格。這種過流保護(hù)措施的缺點(diǎn)是帶來經(jīng)常更換保險(xiǎn)絲的不便。

 在線性穩(wěn)壓器中常用的限流保護(hù)和電流截止保護(hù)在開關(guān)穩(wěn)壓器中均能應(yīng)用。但是,根據(jù)開關(guān)穩(wěn)壓器的特點(diǎn),這種保護(hù)電路的輸出不能直接控制開關(guān)三極管,而必須使過電流保護(hù)的輸出轉(zhuǎn)換為脈沖指令,去控制調(diào)制器以保護(hù)開關(guān)三極管。為了實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù)一般均需要用取樣電阻串聯(lián)在電路中,這會(huì)影響電源的效率,因此多用于小功率開關(guān)穩(wěn)壓器的場合。而在大功率的開關(guān)穩(wěn)壓電源中,考慮到功耗，應(yīng)盡量避免取樣電阻的接入。因此,通常將過電流保護(hù)轉(zhuǎn)換為過、欠電壓保護(hù)。

3、過熱保護(hù)：開關(guān)穩(wěn)壓器的高集成化和輕量小體積，使其單位體積內(nèi)的功率密度大大提高，電源裝置內(nèi)部的元器件對其工作環(huán)境溫度的要求也相應(yīng)提高。否則，會(huì)使電路性能變壞，元器件過早失效。因此在大功率開關(guān)穩(wěn)壓器中應(yīng)該設(shè)過熱保護(hù)。

4、程序保護(hù)：開關(guān)穩(wěn)壓電源的電路比較復(fù)雜,基本上可以分為小功率的控制部分和大功率的開關(guān)部分。開關(guān)晶體管則屬大功率，為保護(hù)開關(guān)晶體管在開啟或關(guān)斷電源時(shí)的安全,必須先讓調(diào)制器、放大器等小功率的控制電路工作。為此,要保證正確的開機(jī)程序。開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入端一般接有小電感、大電容的輸入濾波器。在開機(jī)瞬間,濾波電容器會(huì)流過很大的浪涌電流,這個(gè)浪涌電流可以為正常輸入電流的數(shù)倍。這樣大的浪涌電流會(huì)使普通電源開關(guān)的觸點(diǎn)或繼電器的觸點(diǎn)熔化,并使輸入保險(xiǎn)絲熔斷。另外,浪涌電流也會(huì)損害電容器,使之壽命縮短,過早損壞。為此,開機(jī)時(shí)應(yīng)該接入一個(gè)限流電阻,通過這個(gè)限流電阻來對電容器充電。為了不使該限流電阻消耗過多的功率，以致影響開關(guān)穩(wěn)壓器的正常工作,而在開機(jī)暫態(tài)過程結(jié)束后，用一個(gè)繼電器自動(dòng)短接它,使直流電源直接對開關(guān)穩(wěn)壓器供電，如圖2所示。這種電路稱之謂開關(guān)穩(wěn)壓器的“軟啟動(dòng)”電路。

注意事項(xiàng)

  考慮元件選擇在本安規(guī)范內(nèi)參數(shù)。

測試項(xiàng)目：input current test （輸入電流測試）、durability of marking test （標(biāo)簽的耐久性測試）、energy hazard in operator access area （能量危險(xiǎn)測試）、discharge of capacitors (一次電路的電容器放電測試)、selv limits for normal conditions (正常工作條件下的安全低電壓測試)、selv limits for abnormal conditions(故障條件下的安全低電壓測試)、limited current circuits (bridging components) (限流電路測試)、limited power sources (受限制電源測試)、resistance of earthing circuit (接地連續(xù)性測試)、humidity conditioning(潮濕處理測試)、working voltage over insulation (工作電壓測試)、cord anchorages and strain relief test (軟線固緊裝置和應(yīng)力消除試驗(yàn))、stability test (10 tilting test) (穩(wěn)定性測試)、steady force test, 250n (250n 的恒定作用力測試)

4. impact test (steel ball) (沖擊測試)、drop test (跌落測試)、stress relief test (應(yīng)力消除測試)、torque test (direct-plug in over 450g) (直插設(shè)備扭力測試)、maximum temperature test (最大溫升測試)、ball pressure test(球壓測試)、touch current and pe current (漏電流測試)、electric strength test (抗電強(qiáng)度測試)、fault condition test(異常工作/故障條件測試)

USB3.0接口ESD靜電保護(hù)方案

方案說明與注意事項(xiàng)

1、在USB3.0的電源線，數(shù)據(jù)線共用2顆TVS對地做防護(hù)，鉗位靜電電壓

2、該TVS管的結(jié)電容小于0.8pF，滿足USB3.0的高速傳輸

3、反應(yīng)時(shí)間為ns級別，殘壓低

4、集成度高，占用PCB板小

2、該TVS管的結(jié)電容小于0.8pF，滿足USB3.0的高速傳輸

3、反應(yīng)時(shí)間為ns級別，殘壓低

4、集成度高，占用PCB板小

天線保護(hù)

設(shè)計(jì)考慮因素

使用極低電容(0.35 pF)的解決方案可輕松設(shè)計(jì)天線匹配電路

選擇電氣參數(shù)合適的擊穿電壓

為了使天線電路保持出色的信號完整性，必須避免互調(diào)失真。為此，請使用二極管電容電壓依賴性極小的保護(hù)二極管。

確保設(shè)計(jì)符合法規(guī)要求：IEC61000-4-2要求ESD穩(wěn)健性高達(dá)10 KV/16KV

在緊湊小巧的系統(tǒng)中，DFN1006-2 (SOD882) / DSN0603-2 (SOD962)等超小封裝能夠有效節(jié)省空間

無線WiFi電路

WIFI產(chǎn)品測試項(xiàng)目：

           1，6DB帶寬(6DBBANDWIDTH)

           適用標(biāo)準(zhǔn):PART15.247SECTION(a).(2)

           要求：大于500KHZ。

           2,最大傳導(dǎo)輸出功率(CONDUCTEDOUTPUTPOWER)

           適用標(biāo)準(zhǔn)：PART15.247SECTION(b).(3)

           限值要求：1W

           3,邊帶測試（BANDEDGE）

           適用標(biāo)準(zhǔn):PART15.247SECTION(d)

           限值要求：100KHZ邊帶以外的雜散必須低于工作帶內(nèi)最高工作點(diǎn)20DB以上

           4,輸出功率密度(POWERSPECTRALDENSITY)

           適用標(biāo)準(zhǔn):PART15.247SECTION(e)

           限值要求：8DB/3KHZ

           5,限制帶寬（RESTRICTBAND）

           適用標(biāo)準(zhǔn)：PART15.247SECTION(d)，PART15.205C

           限值要求：PART15.209