專利名稱：非線性齊納安全柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及對(duì)偏正常電工作情況的不希望有的變化直接起反應(yīng)的自動(dòng)斷開緊急保護(hù)電路裝置，尤其涉及一種非線性齊納安全柵。
工作在易燃易爆場(chǎng)所的分散控制系統(tǒng)或調(diào)節(jié)器，與智能變送器配套使用實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊，必須與作為關(guān)聯(lián)設(shè)備的齊納安全柵組成本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)?，F(xiàn)有的齊納安全柵是由快速熔斷器、齊納二極管限壓電路和限流電阻組成的線性齊納安全柵，它是一個(gè)六端線性網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)端子接至分散控制系統(tǒng)的電源正、負(fù)端，兩個(gè)端子接至分散控制系統(tǒng)的信號(hào)端，其中一個(gè)端子與前述接至電源負(fù)端的端子為公共接地端，還有兩個(gè)端子接至智能變送器的輸入端，為其提供電源并實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊。當(dāng)智能變送器的輸入端短路、電源電壓過壓或分散控制系統(tǒng)的信號(hào)端誤接電源時(shí)，齊納安全柵都可以防止高電壓或大電流進(jìn)入有可燃?xì)怏w的現(xiàn)場(chǎng)，以免其可能產(chǎn)生的電火花引起爆炸事故，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和人員的安全。但是，現(xiàn)有的線性齊納安全柵不能用于與電源部分增加了限流電路的智能變送器組成本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)，主要原因是不能滿足實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊的要求。
本實(shí)用新型的目的是彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足提出一種非線性齊納安全柵。
本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
這種非線性齊納安全柵，是一個(gè)六端網(wǎng)絡(luò)，第1、2端子分別接至分散控制系統(tǒng)的電源正、負(fù)端，第3、4端子接至智能變送器的輸入端，第5、6端子接至分散控制系統(tǒng)的信號(hào)端，第2、6端子為公共接地端，第1端子經(jīng)一快速熔斷器一路接至一齊納二極管的陰極，該齊納二極管的陽極接至第2端子，另一路接至一限流電路的一端，該限流電路的另一端接至第3端子，第4端子經(jīng)一反向二極管一路接至另一快速熔斷器的一端，該快速熔斷器的另一端接至第5端子，另一路接至另一齊納二極管的陰極，該齊納二極管的陽極接至第2、6端子，其特征是上述限流電路是一非線性限流電路，它由兩相同單元限流電路串聯(lián)組成，每個(gè)單元限流電路是一由兩晶體三極管、一場(chǎng)效應(yīng)管和一限流電阻組成的二端網(wǎng)絡(luò)，一晶體三極管的集電極與場(chǎng)效應(yīng)管的源極相連接且接至二端網(wǎng)絡(luò)接近電源正端的一端，該晶體三極管的基極與場(chǎng)效應(yīng)管相互短接的漏極、柵極相連接，還與另一晶體三極管的集電極相連接，該晶體三極管的發(fā)射極與另一晶體三極管的基極相連接，還與限流電阻的一端相連接，限流電阻的另一端與另一晶體三極管的發(fā)射極相連接，且接至二端網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)離電源正端的另一端。
這種非線性齊納安全柵的進(jìn)一步特征是陰極分別與接至第1、5端子的快速熔斷器相連接的兩齊納二極管最好分別由兩相同的齊納二極管并聯(lián)組合，而陽極與第4端子相連接的反向二極管也最好由兩相同的反向二極管串聯(lián)組合。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊密簡單，元件少，體積小，采用雙重化電路，系統(tǒng)安全性和可靠性顯著提高，且等效端電阻小，可廣泛用作安全場(chǎng)所的本質(zhì)安全防爆關(guān)聯(lián)設(shè)備，其安全保護(hù)作用，實(shí)質(zhì)上是對(duì)能量的限制作用，不論發(fā)生任何故障都可以保證傳輸?shù)轿ｋU(xiǎn)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的能量是安全值，不會(huì)點(diǎn)燃規(guī)定的分級(jí)、分組爆炸性氣體混合物，完全符合有關(guān)《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求》和《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備本質(zhì)安全型電路和電氣設(shè)備》等國家標(biāo)準(zhǔn)，而且可以實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊。
附圖
是本實(shí)用新型的電路圖。
下面對(duì)照附圖并結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作出說明。
實(shí)施例 JDS9505S型非線性齊納安全柵，是一個(gè)六端網(wǎng)絡(luò)。端子1、2分別接至分散控制系統(tǒng)的電源正、負(fù)端，電源電壓24伏，端子3、4接至智能變送器的輸入端，為智能變送器提供電源并實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊，端子5、6接至分散控制系統(tǒng)的信號(hào)端，為其提供4-20毫安的電流信號(hào)，對(duì)應(yīng)20毫安電流時(shí)，等效端電阻為120歐，端子1經(jīng)快速熔斷器RT1一路接至相互并聯(lián)的齊納二極管VD1、VD3的陰極，齊納二極管VD1、VD3的陽極接至端子2，另一路接至非線性限流電路的一端，該非線性限流電路的另一端接至端子3，端子4經(jīng)相互串聯(lián)的反向二極管VD6、VD5一路接至快速熔斷器RT2的一端，快速熔斷器RT2的另一端接至端子5，另一路接至相互并聯(lián)的齊納二極管VD2、VD4的陰極，齊納二極管VD2、VD4的陽極接至端子2、6，非線性限流電路由兩相同單元限流電路串聯(lián)組成，每個(gè)單元限流電路是一由晶體三極管、一場(chǎng)效應(yīng)管和一限流電阻組成的二端網(wǎng)絡(luò)，晶體三極管VT1(VT4)的集電極與場(chǎng)效應(yīng)管VT2(VT5)的源極S相連接且接至二端網(wǎng)絡(luò)接近電源正端1的一端，晶體三極管VT1(VT4)的基極與場(chǎng)效應(yīng)管VT2(VT5)相互短接的漏極D、柵極G相連接，還與晶體三極管VT3(VT6)的集電極相連接，晶體三極管VT1(VT4)的發(fā)射極與晶體三極管VT3(VT6)的基極相連接，還與限流電阻R1(R2)的一端相連接，限流電阻R1(R2)的另一端與晶體三極管VT3(VT6)的發(fā)射極相連接，且接至二端網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)離電源正端1的一端。晶體三極管VT1、VT3、VT4、VT6采用硅晶體三極管2SC8050，場(chǎng)效應(yīng)管VT2、VT5采用MMBF4416L，限流電阻R1、R2采用阻值為30歐的厚膜電阻，齊納二極管VD1-VD4采用1N5361B，反向二極管VD5、VD6采用1N4007。
在正常工作狀態(tài)下，即工作電源電壓為24-27伏且接至智能變送器輸入端的端子3、4未發(fā)生短路的情況下，限流電阻R1、R2上的壓降小于0.6伏，晶體三極管VT3、VT6處于截止?fàn)顟B(tài)，柵極G與漏極D相互短接的場(chǎng)效應(yīng)管VT2、VT5的漏極電流I0達(dá)到最大值，其飽和漏電流IDSS分別全部注入晶體三極管VT1、VT4，并使晶體三極管VT1、VT4導(dǎo)通，此時(shí)，回路工作電流無損耗暢通，端子3、4可以提供高于13.7伏的足夠電壓供智能變送器正常工作，以保證分散控制系統(tǒng)與智能變送器實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊。
一旦處于危險(xiǎn)區(qū)的本安端發(fā)生短路即端子3、4短路，限流電阻R1、R2上的壓降大于0.6伏，晶體三極管VT3、VT6導(dǎo)通，晶體三極管VT1、VT4截止，而通過晶體三極管VT3、VT6的電流分別受場(chǎng)效應(yīng)管VT2、VT5限制，流過場(chǎng)效應(yīng)管VT2、VT5的電流最大值為6毫安，回路工作電流最大值為28毫安，這是一個(gè)安全值，確保大電流不會(huì)進(jìn)入易燃易爆的危險(xiǎn)區(qū)，有效地保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和人員的安全，如果非本安端即端子1、2的電源電壓出現(xiàn)高于齊納二極管VD1、VD2的擊穿電壓的異常高電壓時(shí)，齊納二極管VD1、VD2反向擊穿導(dǎo)通，快速熔斷器RT1瞬時(shí)熔斷，迅速切斷異常高電壓進(jìn)入易燃易爆的危險(xiǎn)區(qū)，此外，在端子5、6發(fā)生誤接電源造成端子4對(duì)地短路時(shí)，反向二極管VD5、VD6也可以限制端子4對(duì)地電壓小于1.4伏，以確保本安端的安全。
權(quán)利要求1.一種非線性齊納安全柵，是一個(gè)六端網(wǎng)絡(luò)，第1、2端子分別接至分散控制系統(tǒng)的電源正、負(fù)端，第3、4端子接至智能變送器的輸入端，第5、6接至分散控制系統(tǒng)的信號(hào)端，第2、6端子為公共接地端，第1端子經(jīng)一快速熔斷器一路接至一齊納二極管的陰極，該齊納二極管的陽極接至第2端子，另一路接至一限流電路的一端，該限流電路的另一端接至第3端子，第4端子經(jīng)一反向二極管一路接至另一快速熔斷器的一端，該快速熔斷器的另一端接至第5端子，另一路接至另一齊納二極管的陰極，該齊納二極管的陽極接至第2、6端子，其特征是上述限流電路是一非線性限流電路，它由兩相同單元限流電路串聯(lián)組成，每個(gè)單元限流電路是一由兩晶體三極管、一場(chǎng)效應(yīng)管和一限流電阻組成的二端網(wǎng)絡(luò)，一晶體三極管的集電極與場(chǎng)效應(yīng)管的源極相連接且接至二端網(wǎng)絡(luò)接近電源正端的一端，該晶體三極管的基極與場(chǎng)效應(yīng)管相互短接的漏極、柵極相連接，還與另一晶體三極管的集電極相連接，該晶體三極管的發(fā)射極與另一晶體三極管的基極相連接，還與限流電阻的一端相連接，限流電阻的另一端與另一晶體三極管的發(fā)射極相連接，且接至二端網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)離電源正端的另一端。
2.如權(quán)利要求1所述的非線性齊納安全柵，其特征是陰極分別與接至第1、5端子的快速熔斷器相連接的兩齊納二極管最好分別由兩相同的齊納二極管并聯(lián)組合， 而陽極與第4端子相連接的反向二極管也最好由兩相同的反向二極管串聯(lián)組合。
專利摘要一種非線性齊納安全柵,設(shè)有由兩相同單元限流電路串聯(lián)組成的非線性限流電路,每個(gè)單元限流電路是一由兩晶體三極管、一場(chǎng)效應(yīng)管和一限流電阻組成的二端網(wǎng)絡(luò)。結(jié)構(gòu)緊密簡單,元件少,體積小,采用雙重化電路,系統(tǒng)安全性和可靠性顯著提高,且等效端電阻小,可廣泛用作安全場(chǎng)所的本質(zhì)安全防爆關(guān)聯(lián)設(shè)備,不論發(fā)生任何故障都可以保證傳輸?shù)轿ｋU(xiǎn)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的能量是安全值,不會(huì)點(diǎn)燃規(guī)定的分級(jí)、分組爆炸性氣體混合物,而且可以實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊。
文檔編號(hào)H02H3/00GK2308187SQ97221620
公開日1999年2月17日 申請(qǐng)日期1997年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月11日
發(fā)明者胡著華 申請(qǐng)人:九江石化儀表技術(shù)工程公司