本质安全型 ib 等级的核心原理是：限制电路中的能量，使电火花或表面热效应在正常工作和单一故障状态下都无法点燃爆炸性气体。ib 适用于 Zone 1 和 Zone 2，设计依据为 GB/T 3836.4-2021
第 1 步：确定等级与区域
| 参数 | ia | ib | ic |
|---|---|---|---|
| 故障数 | 2 个 | 1 个 | 0（正常） |
| 安全系数 K | 1.5/1.0 | 1.5 | — |
| 适用区域 | Zone 0 | Zone 1 | Zone 2 |
| EPL | Ga | Gb | Gc |
ib 要求：正常工作 + 1 个故障下不点燃，安全系数 K = 1.5。
第 2 步：分析电路类型与最不利参数
任何复杂电路都可等效简化为三种基本类型之一：
电阻性电路（R）：限制电压和电流 → 控制火花能量
电容性电路（C）：限制电容值和充电电压 → 控制储能
电感性电路（L）：限制电感值和电流 → 控制磁场储能释放
确定最不利参数时需考虑：
电源电压波动（通常 +10%）
元件容差（按最不利于安全方向取值，如电阻取 -5%）
防爆级别（IIA/IIB/IIC，IIC 最严格，点燃能量限值仅 20μJ）
第 3 步：查点燃曲线，计算允许值
GB/T 3836.4 附录 A 提供了最小点燃曲线（针对不同电路类型和气体组别）
还有很多要求，可查看GB/T3836.4中的标准进行学习。中澎防爆只列举其中数据。
第 4 步：设计限能保护电路
这是 ib 设计的核心。主要限能手段：
（1）齐纳安全栅（最常用）
三大核心元件：快速熔断器 + 齐纳二极管（限压）+ 限流电阻
正常工作时二极管不导通，等效于串联电阻
故障高压侵入时，二极管反向击穿导通 → 限制输出电压 → 熔断器熔断切断回路
现场短路时限流电阻立即起限流作用
ib 级需配置双并联二极管通路，确保单一故障时仍可稳定分流
（2）隔离式安全栅
采用光电/磁电隔离，无需本安接地
输出侧限制能量，更现代的方案
（3）限流电阻（可靠元件）
仅限线绕电阻或精密膜式电阻
必须降额使用（不超过额定功率的 2/3）
电池供电时，限流电阻须与电池整体浇封
（4）三分之二原则
所有与本安性能相关的元件，其运行定额（电压、电流、功率）不得超过标称额定值的 2/3
相当于引入了 1.5 倍安全系数
不适用于变压器、熔断器、热断路器和继电器
第 5 步：隔离与间距设计
本安与非本安电路之间的隔离是防止高压窜入本安回路的关键：
| 隔离方式 | 要求 |
|---|---|
| 间距隔离 | 裸露导电部件间电气间隙 ≥ 50mm |
| 隔板隔离 | 金属隔板厚度 ≥ 0.45mm 且可靠接地；绝缘隔板 ≥ 0.9mm |
| 浇封隔离 | 浇封化合物密封，厚度符合标准表 5 要求（最小 1mm） |
PCB 设计要点：
本安电路之间、本安与非本安之间的爬电距离和电气间隙须按工作电压和污染等级严格取值
印制线温度组别可通过标准附表（线宽 × 厚度 × 电流）快速判定
依靠涂覆或浇封隔离的设备需至少 IP54
第 6 步：参数匹配与试验验证
| 准则 | 含义 |
|---|---|
| Uo ≤ Ui | 安全栅输出电压 ≤ 设备允许输入电压 |
| Io ≤ Ii | 安全栅输出电流 ≤ 设备允许输入电流 |
| Po ≤ Pi | 安全栅输出功率 ≤ 设备允许输入功率 |
| Co ≥ Ci + Cc | 安全栅允许外部电容 ≥ 设备内部电容 + 电缆分布电容 |
| Lo ≥ Li + Lc | 安全栅允许外部电感 ≥ 设备内部电感 + 电缆分布电感 |
全部满足后，进行火花点燃试验验证：使用标准火花试验装置在规定的爆炸性混合物中操作电路，施加 1.5 倍安全系数，确认不发生点燃。
电池供电的额外要求
如果设备采用电池供电：
ib 级限流器件可选用双重化限流保护板（ia 级必须用可靠限流电阻）
电池组中电芯应为同电化学性质，标称容量和电压一致
电芯并联建议最多两节
需通过电解液泄漏试验（单节电芯短路不漏液、不爆炸）
单节电池短路后表面温度不超过温度组别限值
关键总结
设计 ib 等级本安电路，本质上是做好三件事：限压、限流、限储能，同时在结构上确保本安与非本安之间的可靠隔离，最后通过点燃曲线验算和火花试验确认。如果对点燃曲线查取或参数计算不熟练，建议委托专业防爆机构进行前期电路评审和整改指导。
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