防爆認(rèn)證 防爆合格證 影響本質(zhì)安全性能的可靠元件—隔離電容器
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什么是電隔離？
電隔離分隔電氣系統(tǒng)，從而防止兩個(gè)器件之間產(chǎn)生直流電流和有害的交流電流，同時(shí)仍允許信號(hào)和電源傳輸。下圖展示了兩個(gè)電隔離電路。
當(dāng) GND1 從 GND2 斷開(kāi)時(shí)，I1 與 I2 實(shí)現(xiàn)電隔離。由于GND1 和 GND2之間沒(méi)有共性，因此沒(méi)有通過(guò)隔離柵共享共同的直流接地電流。除了在不導(dǎo)通的情況下隔離共享的接地連接和信號(hào)通信，由于 GND2可轉(zhuǎn)移到相對(duì)于 GND1的另一個(gè)浮動(dòng)電勢(shì)，因此還可以使用電隔離進(jìn)行電壓電平轉(zhuǎn)換。
由于更多的雙向信號(hào)信息通過(guò)隔離柵進(jìn)行通信，因此高電壓系統(tǒng)需要更多的隔離。下圖展示了以下示例：電源、高速柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)和數(shù)字通信信號(hào)都必須穿過(guò)隔離柵。許多模擬和數(shù)字電路都有特定的偏置電壓要求，數(shù)字信號(hào)和電源都必須穿過(guò)隔離柵。在同一系統(tǒng)中，隔離式高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 可能需要 3.3V，而隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器可能需要 +15V 和–5V。這些要求不僅讓信號(hào)穿過(guò)隔離柵，還要穿過(guò)電源。
眾所周知，在本質(zhì)安全型電氣設(shè)備中，本安電路與非本安電路之間存在著信號(hào)的傳遞及電路的隔離問(wèn)題，使用隔離電容器是解決這一問(wèn)題的方法之一。由于電容器的容抗與所在電路的頻率成反比，因此選擇適當(dāng)?shù)碾娙菘墒垢哳l的本安信號(hào)在本安電路與非本安電路之間傳輸，而將低頻電網(wǎng)的非本安電路隔離在安全區(qū)域，既簡(jiǎn)單又可靠，這一功能還常常被用于天線的隔離。
隔離電容器被用于本安與非本安電路之間時(shí)應(yīng)滿足以下要求：
1、按GB/T 3836.4—2021第7.1條確定電容額定值：
“ia”、“ib”保護(hù)等級(jí)：正常工作或故障條件下，不能超過(guò)2/3額定電壓下工作；
“ic”保護(hù)等級(jí)：不超過(guò)額定電壓下工作。
2、按GB/T 3836.4—2021第6.3.12條進(jìn)行絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)：
應(yīng)承受2U+1000V交流有效值電壓，但不小于1500V，施加部位在電極之間以及每個(gè)電極和外部導(dǎo)電部件之間。
3、確定可以被儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移到危險(xiǎn)區(qū)域的電容能量，E=1/2CUm2：
計(jì)算結(jié)果小于以下能量值為合格：IIC類W=50uJ，IIB類W=250uJ，IIA類W=950uJ，I類1500uJ。
注：C為Zui大容值（考慮容差），Um為Zui大連接非本安電壓。
4、確保防止在以下電流時(shí)所有可靠元件的瞬態(tài)效應(yīng)：I=Um/Xc。
注：Um為Zui大連接非本安電壓，Xc為Zui大公稱頻率下的Zui小容抗（Xc=1/2πfC）。
5、電路中應(yīng)采用兩個(gè)電容器串聯(lián)，電容采用封裝比較大一些的固體介質(zhì)型，并且不能使用鉭電容和電解電容。
6、每個(gè)電容器的外部連接應(yīng)符合GB/T3836.4—2021第6.3條間距的規(guī)定，但隔離要求不適用于隔離電容器內(nèi)部。
例如電容兩級(jí)之間連接距離需大于GB/T 3836.4—2021表5的要求。
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