一、三个角色：本安设备、关联设备、简单装置
1. 本安设备
全部或部分处于危险区、其全部电路均为本安电路的设备。现场侧的变送器、传感器、报警器都是它。铭牌上会出现 Ui、Ii、Pi、Ci、Li 五个输入参数。
2. 关联设备
装在安全区（或隔爆外壳内）、内部包含本安电路和非本安电路、且能防止非本安能量窜入本安侧的设备。安全栅、隔离式本安接口、本安电源都是它。铭牌上出现 Uo、Io、Po、Co、Lo 五个输出参数。
左为安全区（控制室），放 DCS/PLC + 关联设备（安全栅/隔离栅）；右为危险区（现场），放本安设备与简单装置；中间以"限能屏障"分界线隔开；标注 Uo/Io/Po→Ui/Ii/Pi 与 Co/Lo→Ci/Li 的参数对应关系箭头
3. 简单装置
标准里的一个重要"豁免"概念。GB/T 3836.4-2021 第 5.7 条规定，符合下列条件的设备可认定为简单装置：
- a) 无源元件：开关、接线盒、电阻和简单半导体器件；
- b) 参数符合规定、由简单电路单个元件组成的储能元件（如电容、电感）——确定系统整体安全性能时应加以考虑；
- c) 产生能量的元件（如热电偶、光电池）：产生的电压不超过 1.5V、电流不超过 100mA、功率不超过 25mW。
简单装置不需要防爆认证，但必须满足若干"负面清单"要求，工程上最常用的三条：
- 不得依靠限压/限流/抑制器件来达到本安；
- 不得安装增大电压或电流的器件（例如 DC-DC 转换器）——装了就不是简单装置了；
- 端子、外壳等仍应满足 6.2.1、外壳材料等相应结构要求。
典型例子：热电偶、热电阻、开关、LED 指示灯、电位器、接线端子箱。
二、保护等级 ia / ib / ic：允许坏到什么程度
这是本安设计的灵魂参数。三者的差别不在于"正常工作"——三者都要求正常状态下不点燃——而在于出故障后还保不保本安：
| 保护等级 | 评价工况 | EPL（气体） | I 类对应 | 典型使用区域 |
|---|---|---|---|---|
| ia | 正常 + 2 个故障（且任何故障组合下均不点燃） | Ga | Ma | 0 区 |
| ib | 正常 + 1 个故障 | Gb | Mb | 1 区 |
| ic | 正常（只按正常工况评定） | Gc | — | 2 区 |
三列卡片，分别画"正常+2故障""正常+1故障""仅正常"的电路图示，底部对应 0/1/2 区色带和 EPL 标签
工程含义非常直接：
- ib 设备：限能保护电路必须双重化——任何单点故障后，剩下的一路限能电路必须还能独立把能量限制在安全值以下；
- ia 设备：限能保护要考虑三重化或元件级冗余——两个无关故障叠加后仍不点燃，还要计入 1.5 倍安全系数；
- ic 设备：只按正常工况评定，元件额定值只对功率降额（详见第 6 篇），设计自由度最大。
一路本安输出串接两组相互独立的限压（双齐纳钳位）+ 限流（电阻/恒流）网络，标注"任一路故障，另一路仍限能"
三、设备类别：Ma/Mb 与 Ga/Gb/Gc
GB/T 3836.4-2021 第 4 章把本安装置和关联装置按使用环境分类：
- I 类（煤矿井下）：Ma、Mb——针对甲烷与煤尘环境，Ma 用于煤矿正常和故障期间均带电的场合（对应 ia 级别要求），Mb 对应 ib；
- II 类（工厂气体环境）：Ga、Gb、Gc——对应 ia、ib、ic；
- III 类（粉尘环境）：本安装置同样适用（见标准 5.6.5，III 类本安装置温度评定有专门规定，表面温度应标志 T135℃）。
类别和保护等级共同出现在防爆标志里，例如：Ex ia IIC T4 Ga、Ex ib I Mb。第 10 篇将专门展开 I 类与 II 类的设计差异。
四、限能屏障的三种实现：齐纳栅、隔离栅、FISCO
1. 齐纳安全栅（Zener Barrier）
最经典的方案：限流电阻 + 双重齐纳二极管钳位 + 快速熔断器，把危险侧可能出现的最高电压钳制在安全值，故障电流经接地端泄放。优点是简单、便宜、无源；缺点是要求可靠的接地系统（接地电阻通常要求 ≤1Ω），且安全区/危险区之间不能隔离。
左输入—熔断器—限流电阻—输出；上下两路齐纳二极管并联到接地端；标注三元件各自职责：熔断器保护齐纳管、齐纳管限压、电阻限流
2. 隔离式安全栅（Galvanic Isolator）
用可靠隔离变压器 + 光耦/磁耦隔离实现安全区与危险区的电气隔离，本安侧不需要接地。优点：无接地依赖、抗干扰、通道间隔离；缺点：有源、成本高、内部要过 8.3（可靠变压器）等条款审查。目前新建项目的主流选择。
DC-DC 隔离电源 + 信号隔离通道两大板块，中间画隔离变压器与光耦符号，右侧输出级标注"双重限压限流"
3. FISCO 现场总线本安模型
针对现场总线（如 FF、Profibus-PA）的多设备供电场景，第 9.2 条和附录 G 给出了 FISCO（现场总线本质安全概念）：总线型拓扑、统一的限能参数体系，允许单段挂接多台设备而无需逐台做实体参数匹配，大幅简化总线系统的本安认证。
一条总线干线，电源 + 终端器 + 多台现场设备挂接，标注"统一参数体系、简化匹配"
五、三端子结构与"分离"意识
无论哪种方案，本安电路与非本安电路之间都要有清晰的物理隔离意识，这在标准里体现为两个层面：
- 端子层面（6.2.1）：本安电路端子与非本安电路端子之间应采用隔离措施——电气间隙不小于 50mm，或采用符合规定的接地金属隔板/绝缘隔板（金属隔板厚度不小于 0.45mm 并可靠接地等）；
- 分析层面（附录 A 准则 c）：本安电路应与其他电路充分分离，包括不同本安电路之间也应保持规定间距（外部连接件之间电气间隙至少 6mm，特殊条件下至少 3mm）。
端子排剖面图，标出本安与非本安端子 50mm 间距方案和接地金属隔板方案，以及不同本安电路端子间 6mm 要求
本篇小结
- 本安系统三角色：本安设备（Ui/Ii/Pi/Ci/Li）、关联设备（Uo/Io/Po/Co/Lo）、简单装置（1.5V/100mA/25mW，免认证但有负面清单）；
- ia=2 个故障、ib=1 个故障、ic=无故障，直接决定限能电路的冗余度；
- 限能屏障三方案：齐纳栅（依赖接地）、隔离栅（主流）、FISCO（总线专用）；
- 端子隔离 50mm/隔板、不同本安电路 6mm，"分离"贯穿结构与评定两个层面。
下期预告：第 3 篇《硬件设计步骤：从需求到送检的完整路线图》——七步流程图 + 结构设计（间距、浇封、防反接）+ 文件清单，本系列的主线框架下一篇成型。
参考资料 1. GB/T 3836.4-2021 第 4 章、5.2~5.4、5.7、6.2.1、9.2、附录 A、附录 G 2. GB/T 3836.1-2021 第 4 章（设备分类）
免责声明：本系列文章为技术科普与工程实践参考，具体设计认证请以现行有效标准和认证机构要求为准。
