专利名称：非线性齐纳安全栅的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及对偏正常电工作情况的不希望有的变化直接起反应的自动断开紧急保护电路装置，尤其涉及一种非线性齐纳安全栅。
工作在易燃易爆场所的分散控制系统或调节器，与智能变送器配套使用实现双向数据通讯，必须与作为关联设备的齐纳安全栅组成本质安全防爆系统。现有的齐纳安全栅是由快速熔断器、齐纳二极管限压电路和限流电阻组成的线性齐纳安全栅，它是一个六端线性网络，两个端子接至分散控制系统的电源正、负端，两个端子接至分散控制系统的信号端，其中一个端子与前述接至电源负端的端子为公共接地端，还有两个端子接至智能变送器的输入端，为其提供电源并实现双向数据通讯。当智能变送器的输入端短路、电源电压过压或分散控制系统的信号端误接电源时，齐纳安全栅都可以防止高电压或大电流进入有可燃气体的现场，以免其可能产生的电火花引起爆炸事故，保护现场设备和人员的安全。但是，现有的线性齐纳安全栅不能用于与电源部分增加了限流电路的智能变送器组成本质安全防爆系统，主要原因是不能满足实现双向数据通讯的要求。
本实用新型的目的是弥补现有技术的不足提出一种非线性齐纳安全栅。
本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现。
这种非线性齐纳安全栅，是一个六端网络，第1、2端子分别接至分散控制系统的电源正、负端，第3、4端子接至智能变送器的输入端，第5、6端子接至分散控制系统的信号端，第2、6端子为公共接地端，第1端子经一快速熔断器一路接至一齐纳二极管的阴极，该齐纳二极管的阳极接至第2端子，另一路接至一限流电路的一端，该限流电路的另一端接至第3端子，第4端子经一反向二极管一路接至另一快速熔断器的一端，该快速熔断器的另一端接至第5端子，另一路接至另一齐纳二极管的阴极，该齐纳二极管的阳极接至第2、6端子，其特征是上述限流电路是一非线性限流电路，它由两相同单元限流电路串联组成，每个单元限流电路是一由两晶体三极管、一场效应管和一限流电阻组成的二端网络，一晶体三极管的集电极与场效应管的源极相连接且接至二端网络接近电源正端的一端，该晶体三极管的基极与场效应管相互短接的漏极、栅极相连接，还与另一晶体三极管的集电极相连接，该晶体三极管的发射极与另一晶体三极管的基极相连接，还与限流电阻的一端相连接，限流电阻的另一端与另一晶体三极管的发射极相连接，且接至二端网络远离电源正端的另一端。
这种非线性齐纳安全栅的进一步特征是阴极分别与接至第1、5端子的快速熔断器相连接的两齐纳二极管最好分别由两相同的齐纳二极管并联组合，而阳极与第4端子相连接的反向二极管也最好由两相同的反向二极管串联组合。
本实用新型结构紧密简单，元件少，体积小，采用双重化电路，系统安全性和可靠性显著提高，且等效端电阻小，可广泛用作安全场所的本质安全防爆关联设备，其安全保护作用，实质上是对能量的限制作用，不论发生任何故障都可以保证传输到危险区现场的能量是安全值，不会点燃规定的分级、分组爆炸性气体混合物，完全符合有关《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》和《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备》等国家标准，而且可以实现双向数据通讯。
附图
是本实用新型的电路图。
下面对照附图并结合实施例对本实用新型作出说明。
实施例 JDS9505S型非线性齐纳安全栅，是一个六端网络。端子1、2分别接至分散控制系统的电源正、负端，电源电压24伏，端子3、4接至智能变送器的输入端，为智能变送器提供电源并实现双向数据通讯，端子5、6接至分散控制系统的信号端，为其提供4-20毫安的电流信号，对应20毫安电流时，等效端电阻为120欧，端子1经快速熔断器RT1一路接至相互并联的齐纳二极管VD1、VD3的阴极，齐纳二极管VD1、VD3的阳极接至端子2，另一路接至非线性限流电路的一端，该非线性限流电路的另一端接至端子3，端子4经相互串联的反向二极管VD6、VD5一路接至快速熔断器RT2的一端，快速熔断器RT2的另一端接至端子5，另一路接至相互并联的齐纳二极管VD2、VD4的阴极，齐纳二极管VD2、VD4的阳极接至端子2、6，非线性限流电路由两相同单元限流电路串联组成，每个单元限流电路是一由晶体三极管、一场效应管和一限流电阻组成的二端网络，晶体三极管VT1(VT4)的集电极与场效应管VT2(VT5)的源极S相连接且接至二端网络接近电源正端1的一端，晶体三极管VT1(VT4)的基极与场效应管VT2(VT5)相互短接的漏极D、栅极G相连接，还与晶体三极管VT3(VT6)的集电极相连接，晶体三极管VT1(VT4)的发射极与晶体三极管VT3(VT6)的基极相连接，还与限流电阻R1(R2)的一端相连接，限流电阻R1(R2)的另一端与晶体三极管VT3(VT6)的发射极相连接，且接至二端网络远离电源正端1的一端。晶体三极管VT1、VT3、VT4、VT6采用硅晶体三极管2SC8050，场效应管VT2、VT5采用MMBF4416L，限流电阻R1、R2采用阻值为30欧的厚膜电阻，齐纳二极管VD1-VD4采用1N5361B，反向二极管VD5、VD6采用1N4007。
在正常工作状态下，即工作电源电压为24-27伏且接至智能变送器输入端的端子3、4未发生短路的情况下，限流电阻R1、R2上的压降小于0.6伏，晶体三极管VT3、VT6处于截止状态，栅极G与漏极D相互短接的场效应管VT2、VT5的漏极电流I0达到最大值，其饱和漏电流IDSS分别全部注入晶体三极管VT1、VT4，并使晶体三极管VT1、VT4导通，此时，回路工作电流无损耗畅通，端子3、4可以提供高于13.7伏的足够电压供智能变送器正常工作，以保证分散控制系统与智能变送器实现双向数据通讯。
一旦处于危险区的本安端发生短路即端子3、4短路，限流电阻R1、R2上的压降大于0.6伏，晶体三极管VT3、VT6导通，晶体三极管VT1、VT4截止，而通过晶体三极管VT3、VT6的电流分别受场效应管VT2、VT5限制，流过场效应管VT2、VT5的电流最大值为6毫安，回路工作电流最大值为28毫安，这是一个安全值，确保大电流不会进入易燃易爆的危险区，有效地保护现场设备和人员的安全，如果非本安端即端子1、2的电源电压出现高于齐纳二极管VD1、VD2的击穿电压的异常高电压时，齐纳二极管VD1、VD2反向击穿导通，快速熔断器RT1瞬时熔断，迅速切断异常高电压进入易燃易爆的危险区，此外，在端子5、6发生误接电源造成端子4对地短路时，反向二极管VD5、VD6也可以限制端子4对地电压小于1.4伏，以确保本安端的安全。
权利要求1.一种非线性齐纳安全栅，是一个六端网络，第1、2端子分别接至分散控制系统的电源正、负端，第3、4端子接至智能变送器的输入端，第5、6接至分散控制系统的信号端，第2、6端子为公共接地端，第1端子经一快速熔断器一路接至一齐纳二极管的阴极，该齐纳二极管的阳极接至第2端子，另一路接至一限流电路的一端，该限流电路的另一端接至第3端子，第4端子经一反向二极管一路接至另一快速熔断器的一端，该快速熔断器的另一端接至第5端子，另一路接至另一齐纳二极管的阴极，该齐纳二极管的阳极接至第2、6端子，其特征是上述限流电路是一非线性限流电路，它由两相同单元限流电路串联组成，每个单元限流电路是一由两晶体三极管、一场效应管和一限流电阻组成的二端网络，一晶体三极管的集电极与场效应管的源极相连接且接至二端网络接近电源正端的一端，该晶体三极管的基极与场效应管相互短接的漏极、栅极相连接，还与另一晶体三极管的集电极相连接，该晶体三极管的发射极与另一晶体三极管的基极相连接，还与限流电阻的一端相连接，限流电阻的另一端与另一晶体三极管的发射极相连接，且接至二端网络远离电源正端的另一端。
2.如权利要求1所述的非线性齐纳安全栅，其特征是阴极分别与接至第1、5端子的快速熔断器相连接的两齐纳二极管最好分别由两相同的齐纳二极管并联组合， 而阳极与第4端子相连接的反向二极管也最好由两相同的反向二极管串联组合。
专利摘要一种非线性齐纳安全栅,设有由两相同单元限流电路串联组成的非线性限流电路,每个单元限流电路是一由两晶体三极管、一场效应管和一限流电阻组成的二端网络。结构紧密简单,元件少,体积小,采用双重化电路,系统安全性和可靠性显著提高,且等效端电阻小,可广泛用作安全场所的本质安全防爆关联设备,不论发生任何故障都可以保证传输到危险区现场的能量是安全值,不会点燃规定的分级、分组爆炸性气体混合物,而且可以实现双向数据通讯。
文档编号H02H3/00GK2308187SQ97221620
公开日1999年2月17日 申请日期1997年7月11日 优先权日1997年7月11日
发明者胡著华 申请人:九江石化仪表技术工程公司