Contrairement a d'autres modes de protection, la protection par securite intrinseque ne vise pas a isoler le materiel electrique de l'atmosphere explosible, mais a prouver que le materiel est intrinsequement non dangereux meme en cas d'anomalies de fonctionnement et de defaillances de composants, tant pour le risque etincelle que pour le risque echauffement.

Pour le risque etincelle, la securite intrinseque repose sur le phenomene physique qu'une etincelle ne peut pas provoquer l'inflammation d'une atmosphere explosible si l'energie mise en jeu est inferieure a un seuil defini pour la categorie gaz consideree. Dans cette optique, la norme met a disposition un ensemble de courbes et tableaux pour definir avec un coefficient de securite les limites en tension et courant, en fonction notamment des condensateurs et inductances presents dans le materiel.

La norme definit les regles de construction et les cas de defaillance a considerer afin de determiner des criteres d'analyse permettant par tests ou par calculs, de demontrer que meme en cas d'anomalies et defaillances multiples, les limites et coefficients de securite ne peuvent jamais etre depasses.

Pour le risque echauffement, les memes criteres d'analyse sont appliques pour determiner les temperatures maximales de surface des composants mis en contact avec l'atmosphere explosible, afin d'en verifier la compatibilite avec le classement en temperature du materiel.

Les methodes d'analyse et de conception decoulent directement de quelques principes de base issus des normes :

- deux conducteurs sont consideres pouvant etre en court-circuit si la distance qui les separe est inferieure a celle preconisee.

- une connexion electrique est consideree pouvant etre coupee, sauf si elle suit les recommandations de realisation et dans ce cas elle est appelee "connexion infaillible".

- un composant electronique peut se mettre dans le cas de defaillance le plus defavorable. La norme definit neanmoins pour certains composants simples (transistors, diodes, resistances, ...) les cas de panne a prendre en consideration pour l'analyse, et peut meme admettre leur infaillibilite s'ils sont constitues et utilises selon les recommandations prescrites ; il est alors question de "composants infaillibles". A noter, qu'un composant n'est jamais declare infaillible par nature ; c'est la maniere dont il est utilise qui peut le faire considere comme infaillible.

- toute analyse repose sur l'existence simultanee des anomalies les plus defavorables ...

La modelisation

Si aucune regle de construction normalisee n'est prise en compte, l'analyse se base sur la transformation du schema electrique en un modele representatif du risque etincelle. Tous les conducteurs etant susceptibles d'etre en court-circuit, tous les semi-conducteurs et circuits integres pouvant presenter des courts-circuits internes, le cas le plus defavorable pour le risque etincelle serait donc de voir tous les condensateurs se mettre en parallele et toutes les inductances se mettre en serie. Peu importe si cette eventualite est realiste ou non, du moment qu'aucune disposition preconisee par la norme n'a ete prise en compte, cette configuration sert de base a l'analyse comme possibilite extreme.

Ainsi pour le risque etincelle, la modelisation consiste a remplacer l'ensemble du schema electrique par un condensateur equivalent a la somme des condensateurs (tolerances incluses) et par une inductance equivalente a la somme des inductances (tolerances incluses).

L'etape suivante consiste a verifier si le modele ainsi constitue, est compatible avec les valeurs limites donnees par les courbes et tableaux de la norme, en considerant la tension maximale et le courant maximum pouvant etre rencontres en cas d'anomalies. A titre d'exemple : une alimentation a decoupage de type elevatrice delivre une tension theoriquement infinie des que la boucle de contre-reaction est defaillante !!!

Il arrive assez frequemment que les informations donnees par les normes soient insuffisantes, que les valeurs pratiques rencontrees soient en dehors des courbes, ou que les analyses des couples condensateur-inductance soient insolubles. Dans ces cas, bien que des simulations et des extrapolations soient possibles pour estimer le viabilite du materiel, la justification ultime ne pourra etre apportee que par un test a l'eclateur (*) realise par le laboratoire charge de la certification.

Pour le risque echauffement, la modelisation consiste a imaginer que toute l'energie disponible se degage du composant de par sa nature le plus susceptible de monter en temperature.

Le simple fait d'imaginer une puissance de plus de 1 watt dissipee dans un transistor SOT23 (ou plus petit), ou de considerer que le condensateur maximum admis par la norme pour une tension de 10V n'est que de 3uF en categorie gaz IIc, montre vite les limites d'une telle approche globale.

Il devient alors evident que du point de vue du risque echauffement, l'emploi de composants toujours plus petits et la course a la miniaturisation est un non-sens, que du point de vue du risque etincelle une autre approche est egalement necessaire, et que par voie de consequence le developpement d'un materiel ATEX est obligatoirement une affaire de compromis et de structures sur lesquels doit etre basee toute la conception.

Un materiel qui n'est pas pense des le depart pour l'ATEX a par la suite tres peu de chance de pouvoir etre adapte a cet environnement.

(*) eclateur : equipement de test strictement defini par les normes ainsi que sa mise en oeuvre, consistant en une cloche remplie de gaz explosible dans laquelle sont effectues des courts-circuits a l'aide d'un dispositif mecanique en un point determine du materiel electrique en test.

La decomposition en ilots

Le principe consiste a structurer le materiel de maniere a regrouper dans des ilots les composants inseparables ou le risque etincelle est facilement maitrisable avec une energie limitee, tout en separant les ilots par des composants "infaillibles".

Chaque ilot est analyse par modelisation comme precedemment, et le materiel complet est ensuite vu comme un assemblage de condensateurs et inductances separes par des resistances "infaillibles" ou proteges par des dispositifs "infaillibles". Toute tension accidentelle due a des defaillances quelconques est strictement circonscrite dans les ilots.

Dans l'exemple ci-dessous, un materiel imaginaire est connecte a un capteur. Le systeme ainsi constitue ne sera acceptable que si les parametres de sortie du materiel sont compatibles avec ceux apparaissant sur le certificat ATEX du capteur.

Le materiel a ete decompose sous forme de 3 ilots, et des composants "infaillibles" (reperes par des triangles) ont ete ajoutes pour limiter les tensions, courants et puissances a l'entree de chaque ilot.

La tension maximale et la puissance maximale sont indiquees pour chaque ilot, et pour chaque composant infaillible est specifiee sa puissance nominale pour que le composant puisse etre considere comme infaillible vis-a-vis de la norme.