本质安全型仪表中PCB的设计

　　一、本质安全型仪表基本概念

　　本质安全型仪表又叫安全火花型仪表。它的特点是仪表在正常状态下和故障状态下, 电路、系统产生的火花和达到的温度都不会引燃爆炸性混合物。它的防爆主要由以下措施来实现:

　　采用新型集成电路元件等组成仪表电路, 在较低的工作电压和较小的工作电流下工作; 用安全栅把危险场所和非危险场所的电路分隔开, 限制由非危险场所传递到危险场所去的能量; 仪表的连接导线不得形成过大的分布电感和分布电容,以减少电路中的储能。本质安全型仪表的防爆性能, 不是采用通风、充气、充油、隔爆等外部措施实现的, 而是由电路本身实现的, 因而是本质安全的。它能适用于一切危险场所和一切爆炸性气体、蒸气混合物, 并可以在通电的情况下进行维修和调整。

　　本质安全设备和关联设备的本质安全部分应分为“ia”或“ib”等级。

　　1.“ia”等级: 当施加 Um 或 Ui 之后,在下列每一种情况下,“ia”等级电气设备中的本质安全电路不能引起点燃:

　　正常工作和施加产生最不利条件的非计数故障;

　　正常工作和施加一个计数故障加上产生最不利条件的非计数故障;

　　正常工作和施加二个计数故障加上产生最不利条件的非计数故障。

　　2.“ib”等级: 当施加 Um 或 Ui 之后,在下列

　　每一种情况下,“ib”等级电气设备中的本质安全电路不能引起点燃:

　　正常工作和施加产生最不利条件的非计数故障;

　　正常工作和施加一个计数故障加上产生最不利条件的非计数故障。

　　二、PCB 设计要点

　　在 PCB 设计过程中, 通常通过保证导电部件之间的爬电距离、电气间隙及导线的可靠连接,来保证电路的本质安全性能。

　　下面从间距和可靠连接等三方面来介绍 PCB设计过程中需注意的问题:

　　1. 间距。如果防爆型式与间距有关, 布板时除了根据电路的功能单元, 对电路的全部元器件进行合理布局、走线, 以保证电磁兼容性外, 还要注意以下规则:

　　a) 元器件放置时, 尽量将同一本质安全电路的元器件放在一起, 并按表 1 保持导电部件的间距。另外, 对于大功率发热器件, 周围应留有空间用作散热面积。当受 PCB 板的尺寸限制, 无法保持间距时, 可采用下列方法来解决:

　　● 板子开槽的方式来满足间距要求, 开槽宽度必须大于 3mm。

　　● 浇封电路板。

　　● 涂覆电路板。若用喷涂办法涂覆, 应单独喷涂两次; 若用其他方法, 例如用浸渍、刷、真空涂覆时, 可只涂一次。涂层应避开紧固螺钉,以避免螺钉损坏涂层。