本安型阻旋式物位计在电源电压波动时,其阻尼电机的扭矩稳定性主要通过机械离合器缓冲与低功耗恒流驱动设计双重机制保障,但受限于本安电路的能量约束,无法依赖大容量滤波或高功率稳压方案。
核心保障机制
机械式过载离合器:
电机输出端集成扭力离合器,当电源电压波动导致输入功率变化、扭矩瞬时升高时,离合器在设定阈值(通常为150%额定扭矩)自动打滑,吸收冲击能量,防止电机绕组过流或轴承过载。该机制为被动式保护,不依赖电子控制,符合本安环境“无源可靠"设计原则。
恒流驱动与低纹波电源:
尽管本安电路能量受限(≤25mW),主流产品仍采用低功耗恒流驱动IC(如PT5139、BL5616)实现电流闭环控制。此类芯片通过PWM调制稳定电机电流,使扭矩输出与电压波动解耦。例如:
PT5139支持8–36V宽压输入,静态电流低至5.5mA,可维持24V系统在±15%电压波动下输出电流波动≤±3%;
BL5616内置“刹车功能",在电压跌落时缓慢释放电机反电动势,避免扭矩骤降引发的机械冲击。
本安能量限制:
IEC 60079-11规定本安电路功率25mW,24V电压下允许电流≤1.04mA,而阻旋电机实际工作电流约167mA(4W/24V),表明其非本安电路直接驱动,而是通过安全栅隔离供电,由本安侧控制信号驱动非本安侧电机。因此,电压波动影响主要发生在非本安侧电源,本安侧仅传递逻辑信号。
系统级优化建议
环节措施
电源端在非本安侧加装低纹波DC-DC模块(如Vicor BCM),输入电压范围支持18–36V,输出纹波<10mVpp
驱动端选用恒流驱动IC(如PT5139),替代传统电阻限流方案,提升电流稳定性
机械端采用双轴承冗余结构或陶瓷自润滑轴承,降低因扭矩波动引发的微动磨损
运维端建议配置电压监测模块,当输入电压持续低于21V或高于27V时触发预警,避免长期欠压导致离合器失效