防爆认证 防爆合格证 影响本质安全性能的可靠元件—隔离电容器

什么是电隔离？

电隔离分隔电气系统，从而防止两个器件之间产生直流电流和有害的交流电流，仍允许信号和电源传输。下图展示了两个电隔离电路。

当 GND1 从 GND2 断开时，I1 与 I2 实现电隔离。由于GND1 和 GND2之间没有共性，没有通过隔离栅共享共同的直流接地电流。除了在不导通的情况下隔离共享的接地连接和信号通信，由于 GND2可转移到相对于 GND1的另一个浮动电势，还可以使用电隔离进行电压电平转换。

由于更多的双向信号信息通过隔离栅进行通信，高电压系统需要更多的隔离。下图展示了以下示例：电源、高速栅极驱动器信号和数字通信信号都必须穿过隔离栅。许多模拟和数字电路都有特定的偏置电压要求，数字信号和电源都必须穿过隔离栅。在同一系统中，隔离式高分辨率模数转换器(ADC) 可能需要 3.3V，而隔离式栅极驱动器可能需要 +15V 和–5V。这些要求不仅让信号穿过隔离栅，还要穿过电源。

众所周知，在本质安全型电气设备中，本安电路与非本安电路之间存在着信号的传递及电路的隔离问题，使用隔离电容器是解决这一问题的方法之一。由于电容器的容抗与所在电路的频率成反比，选择适当的电容可使高频的本安信号在本安电路与非本安电路之间传输，而将低频电网的非本安电路隔离在安全区域，既简单又可靠，这一功能还常常被用于天线的隔离。

隔离电容器被用于本安与非本安电路之间时应满足以下要求：

1、按GB/T 3836.4—2021第7.1条确定电容额定值：

“ia”、“ib”保护等级：正常工作或故障条件下，不能超过2/3额定电压下工作；

“ic”保护等级：不超过额定电压下工作。

2、按GB/T 3836.4—2021第6.3.12条进行绝缘介电强度试验：

应承受2U+1000V交流有效值电压，但不小于1500V，施加部位在电极之间以及每个电极和外部导电部件之间。

3、确定可以被储存和转移到危险区域的电容能量，E=1/2CUm2：

计算结果小于以下能量值为合格：IIC类W=50uJ，IIB类W=250uJ，IIA类W=950uJ，I类1500uJ。

注：C为Zui大容值（考虑容差），Um为Zui大连接非本安电压。

4、确保防止在以下电流时所有可靠元件的瞬态效应：I=Um/Xc。

注：Um为Zui大连接非本安电压，Xc为Zui大公称频率下的Zui小容抗（Xc=1/2πfC）。

5、电路中应采用两个电容器串联，电容采用封装比较大一些的固体介质型，并且不能使用钽电容和电解电容。

6、每个电容器的外部连接应符合GB/T3836.4—2021第6.3条间距的规定，但隔离要求不适用于隔离电容器内部。

例如电容两级之间连接距离需大于GB/T 3836.4—2021表5的要求。