浪涌抑制器IC简化了危险环境中电子设备的本质安全势垒设计

纳二极管即使没有完全接通，也的确吸收一些反向泄漏电流。

检查者假定，齐纳二极管电压在其容限高端出现约 5% 的凸起。齐纳二极管的额定值必须规定为最大势垒功率的 1.5 倍，电阻器的额定值必须规定为最大功率的 1.5 倍，保险丝假定超过其额定电流的 1.7 倍。电阻器假定在其容限范围的低端。所有有源和无源器件的绝对最大击穿电压规格还必须为正常或故障条件下遇到的最大工作电压的 1.5 倍。强加这些假定以达到最差的势垒性能，从而总是超安全的。

当现场仪器阻抗等于势垒源阻抗，即达到最大功率传送点时，假定势垒超过 VOC • ISC = PMAX/2 的最大功率。 就这个分析而言，电阻器值假定为 (R - % 容限)，VOC 假定为 (Vz + % 容限)。该现场仪器中的任何组件都必须能够承受 PMAX/2，除非在更低值时受到第二个方法保护。如果我们假定，该现场仪器就是一个 LED，那么该 LED 必须能够消耗 PMAX/2，而不会超过该仪器的表面温度规定，例如对于一个规定为 T6 的产品来说是 85°C。

在实际的势垒设计中，要符合标准要求，保护组件冗余是必要的，尤其对于齐纳二极管来说更是这样。规定为 Ex ib 的设备需要两个并联的齐纳二极管，而 Ex ia 保护级别需要 3 个并联齐纳二极管。请注意，齐纳二极管的功耗额定值取决于保险丝的清除。如果保险丝不存在，那么必须提供证据，证明齐纳二极管可以无限地消耗全部势垒功率，而不会出故障或超过仪器的温度额定值。此外，IEC79 标准要求，未含在认可的保险丝座中的所有保险丝都必须密封。对保护电阻器还存在进一步要求：它必须是"绝对可靠的"。如果两个电阻器串联使用，那么每个电阻器都必须具有足够大的值，以在其中之一出现短路故障时限制电流。如果两个电阻器并联使用，那么每个电阻器都必须规定在一个电阻器出现开路故障时，能消耗最大的故障功率。一个绝对可靠的电阻器可以是金属薄膜、陶瓷上釉绕线或厚膜 SMD 型电阻器，具有符合要求的覆盖层，所有都有合适的距离/空隙间隔，以避免非可数的故障。绝对可靠的电阻器被认为只会出现开路故障。检查者可能把这种故障看作为可数的故障，但是除非这种故障揭示出电阻器下游组件故障，否则它对分析没有影响。

尽管无源势垒简单，但是它们在功率损失和尺寸方面需要很高的代价。只有当现场仪器的输入阻抗等于势垒中的限流电阻器的阻值时，传送到现场仪器的功率才最大，而这一最大功率仅是提供给该势垒的功率的一半。如果现场仪器中需要几毫瓦以上的功率，那么势垒电阻器的实际尺寸可能变得很大。这样的电阻器昂贵、阻值范围有限以及难以供货和安装是情理之中的事。如果设计中不包括保险丝，那么齐纳二极管同样变得笨重和昂贵。保险丝必须密封 (7.3 段) 这个事实常常决定了整个势垒是密封的，从而不可能维护，而且制造时难以处理也更昂贵。

决定现场仪器的最大安全功率限制
可以通过关联仪器势垒传送到现场仪器的实际功率完全由仪器供应商寻求的认证级别决定。而认证级别反过来又完全由现场仪器将遇到的环境决定。

想要的分类和分区等级非常容易决定。不过，易燃气体/灰尘类型是决定仪器分组 (Apparatus Group) 和温度代码 (T code) 的因素。既然氢有相对高的点火温度 (560°C) 和非常低的火花点火能量 (20µJ)，那么寻求认证测试之前，必须仔细考虑这些参数。这里我们将讨论范围限制为 Class I 环境，气体和蒸气在表面流动 (Group II)。要决定在势垒仍然处于安全的开路或短路故障时，在势垒输出端可获得多少功率，我们可以利用标准中公布并通过实验决定的气体点火曲线。这些曲线表明，对于给定的气体分组可允许的最大电压和电流。
标准中公布了针对电阻、感性和容性电路的 3 个图表。图 4 显示了一个简单电阻电路的曲线。为讨论方便起见，假定我们正在处理最差的火花点火环境，乙炔，Group IIA。参见图 4，在 20VOC 时，看来允许高达 400mA 的 ISC 而没有着火的危险。此外，这一功率一定不能允许对应的表面温度上升至足够高温，导致在正常或故障条件下因太热而点燃气体。

 
图 4：电阻电路火花点火曲线

有些机构建议将 VOC 电压降低 10%，ISC 电流降低 33%。在标准 (IEC 60079-11，10.1.4.2) 中安全因素这部分说明了这一点。计算出串联限流电阻器的值仅为 VOC /ISC = 20/0.4 = 5?。在电路运行或出故障时，该电阻器必须消耗的功率是 VOC • ISC、 (ISC)2/R 或 (VOC )2/R 中最高的那一项。简单的计算显示，甚至少量的功率也可能需要实际上很大的限