[实用新型]非线性电阻式安全栅

说明书

本实用新型属于工业自动化仪表检测、控制领域，具体说是安全火花型防爆仪表的一个重要的关联设备。

目前常用的安全栅有齐纳式、电阻式和隔离式三种安全栅，齐纳式当端电压高于允许开路电压时，会发生开路性损坏，则需重新更换新的安全栅。电阻式安全栅，正向压降大，负载能力小，所以适用面窄。而隔离式安全栅生产工艺复杂，成本高。

本实用新型的目的是提供一种端电阻小，当端电压高于允许开路电压时，安全栅不会发生开路性损坏，具有恢复性能，可长期使用的一种非线性电阻工安全栅。

为完成上述的目的所采用的技术方案：整个安全栅由限压电路、限流电路和电流镜电路三部份组成，其中限压电路设置正温度系数热敏电阻以及三极管、二极管和稳压管组成并联型结构形式电路。限流电路由电阻、三极管、场效应管组成的串联结构形式电路。限压电路和限流电路两端连接一个电流镜电路，从而完成发明目的。

本实用新型实施例结合附图加以详细描述。

图1为本实用新型的基本电路图；

图2为本实用新型连接的电流镜电路图之一；

图3为本实用新型连接的电流镜电路图之二。

根据图1所示，本实用新型基本电路由限压电路和限流电路组成，限压电路由正温度系数热敏电阻R1、三极管T1二极管D1和稳压管D2以及电阻R2组成并联型结构形式电路，限流电路由电阻R3和R4、三极管T2以及场效应管T3组成串联型结构形式电路。因R1为正温度系数热敏电阻，其特点是当温度超过居里点温度时，电阻值隋温度上升而急剧增大，可高近10⁴～10⁵Ω以上，当Vo大于等于稳压管击穿电压加上三极管正向偏置压近似为0.6V时，三极管T1导通，使流过R1电流增加，而使R1阻值变大，直止Vo等于击穿电压加上T1正向偏置电压时为止。当Io·R3≥0.6V时，三极管T2导通，IC2增大，而使电阻R4二端压降增大，而导致场效应管T3的VSG下降，直止Io·R3≈0.6V为止。电阻R3实际上为负温度系数热敏电阻与金属膜电阻组合而成，R1·Io max的温度系数必须满足－2mv／1℃，从而抵消T2管的负温度特性。上述电路中三极管T1可由可控硅代替，可增加复位开关；T1又可由MOS管代替；T1也采用PNP管，但D2与R2位置互换。

在限压电路和限流电路两端B、B′之间连接电流镜电路如图2所示，电流镜由电阻R5－R7、三极管T3－T5二极管D3和D4组成，其中电阻R7为正温度系数热敏电阻，此电路保证使Io＝IR，而IR为输出电流信号，从而减小因取样电阻引入的压降。

在限压电路和限流电路两端B、B′之间也可连接如图3所示的电流镜电路，电流镜由电阻R8－R15、三极管T6、运算放大器A及二极管D1和D2组成，其功能也是保证使Io＝IR，电阻R8的值极小，从而安全栅压降小，电阻R15为正温度系数热敏电阻制成，精度高，该电流镜克服上述的电流镜压降大的缺点，同时端电阻小，使用运算放大器A提高了取样电压。