随着称重仪表在各种场合的广泛使用，市场对防爆称重仪表的需求也越来 越多。本安防爆技术作为一种低功率设计技术，具有安全可靠性高，适用范围广，可带电维 护等特点，在防爆称重仪表的设计中被越来越广泛地应用。本文将围绕本安防爆技术在称重 仪表中的应用浅谈一些笔者的经验和体会，与同行探讨。
一?本质安全电路的概念 在标准规定条件（ 包括正常工作和规定的故障 条件）下产生的任何电火花或任何热效应均不能点 燃规定的爆炸性气体环境的电路。
二、设计所依据的主要标准
GB3836.1 IEC60079- 0 EN50014 FM3600 GB3836.4 IEC60079- 11 EN50020 FM3610
三、本安设备的等级
本质安全设备和关联设备的本质安全部分应分 为a?或b?等级。
a?等级：当施加Um (施加到关联设备非 本安连接装置上，而不会使本安性能失效的最高电 压）或Ui (施加到本质安全电路连接装置上，而 不会使本安性能失效的最高电压）之后，在下列每 一种情况下，a”等级电气设备中的本质安全电路 不能引起点燃：
a)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
b?等级：当施加Um或Ui之后，在下列每 一种情况下，b”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
四、本安技术的特征
本安技术是一种以抑制点火源能量为防爆手段 的“安全设计”技术。要求设备在正常工作和故障 状态下可能产生的电火花和热效应分别小于爆炸性 危险气体的最小点燃能量和自燃温度。
本安技术实际上是一种低功率设计技术，因此 它能很好地适用于工业自动化过程仪表。
五、本安技术设计
1、限制电压
一般均采用两只并联的齐纳二极管来实现（双 重化）。
电路的限压值为齐纳二极管的齐纳击穿值x最 大误差，例如用两只1N5339B构成的限压电路的 限压值应考虑为5.6Vx 1.05=5.88V。
两只齐纳二极管在电路中应分别可测（印制板 上加桥接测试点，测试完毕后将齐纳二极管接入 电路焊上测试点，测试纪录应保存十年备查。
齐纳二极管处的走线为保证可靠连接最好采用 左下图的方式，如果走线宽度达2mm也可以采用 图1的方式。①②③④各部分之间的间距应保证> = 2mm (根据电压值确定）。特别要注意的是齐纳 二极管的下面不能走线以防与走线短路
齐纳二极管同样应在2/3额定值以下工作，并 具有合适的散热面积。
2、限制电流
有三种限流电路可供选择：
)电阻限流参考图2中R)
电路限流值为Umax/Rmin，电压取最大值，电 阻必须考虑制造公差，取最小值。
对限流电阻的要求应符合EN50020/8.4节。 电阻类型为薄膜型或绕线型（在断线时应能防 止绕线松脱）或者是符合标准规定的浇封或涂覆下 的印制电阻器。
限流电阻应工作在额定值2/3之下，即能承受
1.5倍额定电压，承受1.5倍额定功率。
电阻限流的方式电路实现比较简单，概念清楚，不会有歧义。缺点是大电流时电路的压降较 大，对使用电池供电的设备而言比较难以接受。 b保险丝限流（参考图3)
当采用保险丝来限流时，限流值应考虑为保险 丝额定值的1.7倍，即1.7xIn.。同时对保险丝有以 下要求：
?额定电压应大于Um或Ui ?保险丝的分断能力应大于电路中预期的最 大电流（对供电电网不大于250Vac的系统来说， 预期电流应认为不大于1500A
?使用在危险区域的保险丝必须是密封的 ?保险丝的电阻应加以考虑，尤其是在低压 电路中。一般而言保险丝是正温度系数元件，随着 温度的升高电阻值会增大，压降也会变大
?可以采用限流电路将预期电流限制到保险 丝额定分断能力之下，该限流电路中的限流元器件 应是可靠元器件，且器件的额定值应不小于：
?电流额定值2 1.5x1.7xIn 一 电压额定值2 Um或Ui -功率额定值2 1.5x(1.7xIn)2x该限流器件的 电阻值
用于限流电路的保险丝，只允许打开外壳 进行更换；保险丝的型号，额定电流值等对本安性 能起重要作用的特性指标应显著地标志在保险丝的 附近
保险丝限流电路的实现同样比较简单，电路的 压降也比较小，但是对保险丝本身的要求较高，用 于危险区域的限流保险丝的价格也比较高。另外烧
保险丝的问题也是比较困扰的一个问题。
a串联半导体电路限流（ 参考图4 注意只有在ib等级的本安仪表中才允许使用 这种形式的限流电路，ia等级中不允许。并且必须 是三重化的电路。
图4是此种限流电路的一个例子，当R1 (R2 或R3上流过的电流增大，使得电阻上的压降大 于0.7V时，三极管Q1 (Q2或Q3将调整Q4(Q5或Q6的G极电压从而调整Q4 (Q5或Q6 上的压降，使电阻R1 (R2或R3上的压降归于
7V，从而限制电流为 0.7V/(18ohmx0.99)。
这种形式的限流电路相比与前面两种限流电 路，电路比较复杂，设计及布板时需要考虑的因素 也比较多，比如三部分之间的距离要求，每一部分 内部各元件之间的距离要求，取样电阻的功率、距 离要求、场效应管的额定值、散热面积等等。
3、限制能量（含储能元件：电容和电感） 电容及电感均为储能元器件，必须根据电压和 电流做相应限制。
^电容控制
本安仪表内部的所有电容值之和应小于EN50020表K1所规定的值。
限压电路之前的电容值之和应按输入电压的最 大值考虑，限压电路之后的电容值之和应按限压值
考虑。
查表A.2时应考虑到安全系数（X1或X1.S b电感控制
一般来说，称重仪表内电感很少，仅A/D输 入端采用滤波器或信号输入/输出部分用滤波器含 有电感，电感值几乎可以忽略。
当采用DC/DC电源时会选用电感，此时对电 感值的控制极为重要，控制的依据为EN50020附 录A中的图A.4和人6。（应考虑安全系数
4、合理选择元器件额定参数、载流导线截面
等
B)元器件额定参数的选择 合理选择元器件的额定参数，为保证可靠工作 应使用降额使用的原则。尤其对那些与本质安全性 能有关的元件，在正常工作和标准规定的故障条件 下不得在超过元件安装条件和温度范围规定的最大 电压，电流和额定功率的三分之二的情况下工作。 b载流导线截面要求
仪表内的载流导线可区分为设备内绝缘导线和 印制电路导线，为保证在正常工作和标准规定的故 障条件下由于导线上流过的电流而引起的导线温度 不超过设备规定的温度组别所规定的温度，这些导 线必须符合GB3836.4表1 “铜导线的温度组别” 和表2 “印制板导线温度组别”的要求。
5、结构及电路的分隔措施 为保证本质安全电路的本安特性，在仪表设计 时应充分考虑到本质安全电路与其他不同电路之间 的分隔措施。
仪表内导电部件间的间距为：
本质安全电路与非本质安全电路之间
不同本质安全电路之间
电路与接地或绝缘的金属件之间
具体的间距要求应符合GB3836.4表4的要求。
六、结语
总而言之，本安仪表的设计最为关键之处为： ?限流并据此限制设备内部电感的大小 ?限压并据此限制设备内部电容的大小
合理的选择可靠元器件 ?合理的布板，保持必要的间距 在此，仅根据个人的浅薄理解，对本安防爆技 术在称重仪表中的应用作一介绍，不当之处，请同 行专家指正。
