CN102410794B - 煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关 - Google Patents

Abstract

本发明为煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关，属于电子应用技术类，其由高压起爆单元、高压放电单元、毫秒关断单元、控制单元组成。其高压起爆单元的输入端，接发爆器的贮能电容的正极，其输出端接发爆器的输出正极端子A；高压放电单元的输入端，通过电阻R20接发爆器的贮能电容的正极，其输出端接发爆器的贮能电容的负极；毫秒关断单元的输入接发爆器的输出负极端子B，其输出端接发爆器的贮能电容的负极；控制单元通过控制线分别与高压起爆单元、高压放电单元、毫秒关断单元、发爆器单元相连。本发明可以精确可靠的控制4ms的安全供电时间，有利于安全生产；毫秒延时发爆功能，可利用普通电雷管进行毫秒延时爆破，能减少放炮次数、提高生产效率、降低成本、安全可靠。

Description

煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关

技术领域

本发明属于电子应用技术类，涉及一种煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关，特别是可达3000V的煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关。

背景技术

煤矿用电容式发爆器，用来引爆电雷管，是采煤、掘进工作中不可缺少的工具之一。目前，在煤矿生产中，广泛使用的发爆器，是采用机械式毫秒开关来完成充电、起爆和放电的工作过程。煤矿井下普遍存在瓦斯和煤尘爆炸的危险，出于对安全的考虑，国家标准GB7958-2000规定，发爆器的安全供电时间应不大于4ms，或达到4ms时，输出端子两端电压应降低到本质安全电路规定值以下。

现有的机械式毫秒开关存在下列缺点：

1、由于机械磨损、生诱、高压放电火花烧毁触点、混入异物等，使机械式毫秒开关旋转不灵活、开关失效，造成起爆时供电时间超标，机械式开关，只能断开与电雷管相连的两条线中的一条，而井下作业湿度大，所以容易造成漏电，而发生事故。给安全生产带来严重隐患。

2、普通发爆器不具有毫秒延时起爆的功能，而目前毫秒延时爆破，采用毫秒延时电雷管，其价格高，生产、贮存、运输危险性大。

现有的一些可控硅电子毫秒开关的缺点：

1、不能在4ms内主动关断起爆输出电路，只是通过开启一个放电回路，试图放掉发爆器贮能电容的残余电能，其所谓开关，也是只能开而不能关，并不是真正意义的开关，因为普通可控硅没有主动关断的能力。无法保证发爆器的安全供电时间应不大于4ms，这是制约其发展的技术瓶颈，不符合国家安全标准，因此还不能应用在井下采煤工作中。

2、都是用在起爆电压较低的情况下，如1000V以下，远远达不到3000V（发爆器起爆输出电压国家标准见表1），但是，输出电压高达3000V时，贮存在充电电容上的电能，远远大于1000V时的电能，仅靠放电回路，不能在4ms内，将多余的电能释放到国标规定的数值以下，所以现在的发爆器，还是机械式毫秒开关一统天下的局面。

表1      

发爆器输出电压

≤1000V

>1000～2000V

>2000～3000V

上述存在的问题必须进一步加以改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关，解决了现有技术的不能解决的如下问题：

1、其耐压可达3000V以上,能在起爆后的4ms内,准确无误地主动关断起爆电路，时间误差可达到微秒级，真正实现能开也能关的电子开关，有效地消除由此给安全生产带来的隐患，使用寿命长，应用前景广扩。

2、用普通电雷管代替毫秒延时电雷管 ：煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关组成的发爆器多台串联起来，具有毫秒延时起爆功能，可利用普通瞬发电雷管，实现毫秒延时电雷管的起爆功能。因此可减少起爆次数，极大的降低成本，生产效率高,提高了存放雷管的安全性

发爆器的毫秒开关是一种非常特殊的开关，他不是在恒压、恒流状态下做开、关动作的，人们曾希望设计出能承受高压、大电流的电子毫秒开关，应用于发爆器上，但是实际证明，这种指导思想是错误的，努力的结果都是一一失败。原因是：能胜任高电压、大电流的条件的电子开关器件，是很难找到的，即便是有，也是价格极其昂贵。虽然可控硅已广泛地应用于电子开关领域，但它是不能主动关断的器件，不适合用于发爆器，这个技术瓶颈在长达数十年的时间内至今无法逾越。

发爆器毫秒开关的特点是：导通伊始，电压高、电流大，关闭时电压低、电流小。其导通的瞬间电压可达3000V，电流可达数十安培，关闭时电压只为50~400V，电流仅为毫安级。本发明针对这个特点， 采用可控硅与电力开关管串联，研制成高压电子开关。

可控硅的特点是：耐高压、大电流、不能主动关断、价格低，将多只可控硅串联起来使用，其耐压能力成倍增加。

电力开关管的特点是：耐压中等、耐大电流、可主动关断、价格适中。

将二者有机结合取长补短，可形成一个完美的即耐高压又可关断的高压电子开关，其前题是：不能让电力开关管承受高电压，高电压完全由可控硅承担。本发明就是在这样的指导思想下完成的。

本发明高压电子开关的初始状态是：可控硅处于关闭状态，电力开关管处于导通状态。这样高电压完全由可控硅承担。可控硅导通即为整个开关的导通。电力开关管关闭就是整个开关的关闭。发爆器起爆后仅4ms，电压迅速降为50~400V，所以电力开关管完全有能力关闭它。

在本发明高压电子开关中，可控硅是可以多只串联使用的，串联的可控硅越多可承受的电压就越高，经实际验证，串联的可控硅的数量分别在1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80只时均能良好的工作，且串联的数越多，单只可控硅承受的电压就越小，可控硅工作就越可靠。要注意的一点是，串联的可控硅数量较多时，会产较大的压降，需要加以补偿，以消除对发爆器输出电压的影响，例如：当发爆器输出电压为3000V时，串联可控硅的数量为80只，每只的压降为1.6V，80只可控硅的压降约为130V，为了补偿这一偏差，要使发爆器的输出电压为3000+130V，这样对负载来说，输出电压就是3000V了。当串联的可控硅较少时，可忽略此压降。

本发明一种煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关，由高压起爆单元、高压放电单元、毫秒关断单元、控制单元组成，并与发爆器单元相连接。其高压起爆单元的输入端，接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端接发爆器的输出正极端子A；高压放电单元的输入端，通过电阻R20接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端接发爆器的贮能电容C03的负极C- ；毫秒关断单元的输入接发爆器的输出负极端子B，其输出端接发爆器的贮能电容C03的负极C- ；控制单元通过控制线分别与高压起爆单元、高压放电单元、毫秒关断单元、发爆器单元相连。

其中高压起爆单元与毫秒关断单元相串联，组成一个高压电子开关，高压起爆单元的输入端，接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端通过负载电阻RL与毫秒关断单元相串联，毫秒关断单元的输出端，接发爆器的贮能电容C03的负极C- 。

其中：高压起爆单元包括：一只或复数只可控硅SCR；一只或复数只电阻R、一只或复数只光控可控硅UG；其中一只或复数只电阻R、一只或复数只光控可控硅UG，构成一组或复数组可控硅触发电路单元，分别触发一只或复数只可控硅SCR；可控硅触发电路单元的数量等于或少于所配置可控硅SCR的数量，可控硅SCR相互串联，串联的可控硅SCR的数量最多不超过80只。

高压放电单元包括：一只或复数只可控硅SCR、一只或复数只电阻R、一只或复数只光控可控硅UG、一只或复数只三极管BG；其中一只或复数只电阻R、一只或复数只光控可控硅UG、一只或复数只三极管BG，构成一组或复数组可控硅触发电路单元，分别触发一只或复数只可控硅SCR ；可控硅触发电路单元的数量等于可控硅SCR的数量；可控硅SCR相互串联，串联的可控硅SCR数量最多不超过80只。

毫秒关断单元包括：三极管BG1、R11、电阻R12、电力开关管Q1。

控制单元包括：单片机U9、光电三极管U10、信号输出通信接口J1、信号输入通信接口J2、发光二极管LED1、充电键K1、起爆键K2、电阻R13~R17、三极管BG3、场效应管或IGBT管Q2；控制发爆器充电功能启、停的场效应管或IGBT管Q2，串接在另一三极管BG4的基极与高频变压器T之间，受控于单片机U9；单片机U9具有用于记录发爆器充、放电次数的EEPROM电路单元；用于多台发爆器串联用的信号输入通信接口J2，通过光电三极管U10经光电转换与单片机U9相连，用于多台发爆器串联用的信号输出通信接口J1与单片机U9相连，其中信号输出通信接口J1为起爆信号输出接线端子，信号输入通信接口J2为起爆信号输入接线端子。

本发明一种煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关，由IGBT高压起爆单元、高压放电单元、毫秒关断单元和控制单元组成，IGBT高压起爆单元的输入端，接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端接发爆器的输出正极端子A；高压放电单元的输入端，通过电阻R20接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端接发爆器的贮能电容C03的负极C- ；毫秒关断单元的输入端接发爆器的输出负极端子B，其输出端接发爆器的贮能电容C03的负极C- ；控制单元通过控制线分别与IGBT高压起爆单元、高压放电单元、毫秒关断单元、发爆器单元相连接。其中：

IGBT高压起爆单元由光电三极管U20、电阻R21、电阻R22 、电力开关管Q3组成，Q3的导通和关断受控于单片机U9；

高压放电单元包括：一只或复数只可控硅SCR、一只或复数只电阻R、一只或复数只光控可控硅UG、一只或复数只三极管BG；其中一只或复数只电阻R、一只或复数只光控可控硅UG、一只或复数只三极管BG，构成一组或复数组可控硅触发电路单元，分别触发一只或复数只可控硅SCR ；可控硅触发电路单元的数量等于可控硅SCR的数量；可控硅SCR相互串联，串联的可控硅SCR数量最多不超过80只；

毫秒关断单元包含：三极管BG1、电阻R11、电阻R12、电力开关管Q1。

控制单元包括：单片机U9、光电三极管U10、信号输出通信接口J1、信号输入通信接口J2、发光二极管LED1、充电键K1、起爆键K2、电阻R13~R17、三极管BG3、场效应管或IGBT管Q2；控制发爆器充电功能启、停的场效应管或IGBT管Q2，串接在另一三极管BG4的基极与高频变压器T之间，受控于单片机U9；单片机U9具有用于记录发爆器充、放电次数的EEPROM电路单元；用于多台发爆器串联用的信号输入通信接口J2，通过光电三极管U10经光电转换与单片机U9相连，用于多台发爆器串联用的信号输出通信接口J1与单片机U9相连，其中信号输出通信接口J1为起爆信号输出接线端子，信号输入通信接口J2为起爆信号输入接线端子。

本发明一种煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关，在上述电路单元结构的基础上，加以简化，其由IGBT高压起爆单元、高压放电单元、控制单元组成，减少一毫秒关断单元；其IGBT高压起爆单元的输入端，接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端接发爆器的输出正极端子A；高压放电单元的输入端，通过电阻R20接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端接发爆器的贮能电容C03的负极C- 和发爆器的输出负极端子B；控制单元通过控制线分别与IGBT高压起爆单元、高压放电单元、发爆器单元相连。

其中：IGBT高压起爆单元由光电三极管U20、电阻R21、电阻R22 、电力开关管Q3组成，Q3的导通和关断受控于单片机U9；

高压放电单元包括：一只或复数只可控硅SCR、一只或复数只电阻R、一只或复数只光控可控硅UG、一只或复数只三极管BG；其中一只或复数只电阻R、一只或复数只光控可控硅UG、一只或复数只三极管BG，构成一组或复数组可控硅触发电路单元，分别触发一只或复数只可控硅SCR ；可控硅触发电路单元的数量等于可控硅SCR的数量；可控硅SCR相互串联，串联的可控硅SCR数量最多不超过80只；

控制单元包括：单片机U9、光电三极管U10、信号输出通信接口J1、信号输出通信接口、发光二极管LED1、充电键K1、起爆键K2、电阻R13~R17、三极管BG3、场效应管或IGBT管Q2；控制发爆器充电功能启、停的场效应管或IGBT管Q2，串接在另一三极管BG4的基极与高频变压器T之间，受控于单片机U9；单片机U9具有用于记录发爆器充、放电次数的EEPROM电路单元；用于多台发爆器串联用的信号输入信号输入通信接口J2，通过光电三极管U10经光电转换与单片机U9相连，用于多台发爆器串联用的信号输出信号输出通信接口J1与单片机U9相连，其中信号输出通信接口J1为起爆信号输出接线端子，信号输入信号输入通信接口J2为起爆信号输入接线端子。

本发明一种煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关，其特征在于：电力开关管Q1的工作方法，按照如下步骤：

（1）导通电力开关管Q1，其导通方法为以下三种其中之一；       a. 接通电源后，立即使电力开关管Q1处于导通状态；       b. 在启动发爆器贮能电容C03充电之前，导通电力开关管Q1；       c. 开启了发爆器的充电功能后，在发爆器的贮能电容C03上电压达到1000V之前，导通电力开关管Q1；

（2）在发爆器起爆后的4ms内，关断电力开关管Q1，以关断起爆电路，并一直保持下去，直到关机；

本发明所具有的有益效果是：煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关，克服了电子毫秒开关不能主动关断的技术瓶颈，取代易损坏的机械式毫秒开关，可以精确可靠的控制4ms的安全供电时间，不受人为和环境因素的影响，彻底解决了机械式毫秒开关安全供电时间不可靠和使用寿命短的问题，相信这种技术的推广应用，必将极大的改善采煤工作的安全条件；其毫秒延时发爆功能，使其可以用普通电雷管，代替毫秒延时电雷管，能减少放炮次数、提高生产效率、降低成本、减少粉尘，提高了存放雷管的安全性；最重要的一点是，机械式毫秒开关，在通电和断电的瞬间，因高压大电流对机械触点有极大的破坏性作用，所以故障率极高，对安全生产、稳产高产有非常严重的影响，而无触点高压电子毫秒开关，没有机械触点，不易损坏、使用寿命长、安全可靠； 另外单片机内部有EEPROM电路，具有掉电记忆功能，可以记忆发爆器电容充放电累积次数，便于控制发爆器的使用寿命，有利于安全生产；当发爆器起爆后，与外接电雷管RL相连的两个接线端子A、B均被切断而不带电，即双线断电，可有效防止漏电，所以更加安全。以上这此都是机械式毫秒开关无法做到的。

附图说明

图1为本发明电气原理方框图。

图2为本发明电路图之一。

图3为本发明电路图之二。

图4为本发明电路图之三。  

附图中单元1对应虚线方框 1所示的部分，单元1A对应虚线方框1A所示的部分，单元2对应虚线方框 2所示的部分，单元3对应虚线方框 3所示的部分，单元4对应虚线方框 4所示的部分，单元5对应虚线方框5所示的部分；

单元5是发爆器震荡、整流充电电路，其作用仅为说明与本发明的连接关系。接线端子A、B也是属于方框5的部分；RL为外接的电雷管，是发爆器负载。

序号及电气符号含义：1.高压起爆单元、1A..IGBT高压起爆单元、2.高压放电单元、3.毫秒关断单元、4.控制单元、5.发爆器单元； C+为发爆器的贮能电容C03的正极，C-为发爆器的贮能电容C03的负极，C03为发爆器的贮能电容，A为发爆器的输出正极接线端子，B为发爆器的输出负极接线端子；

R为电阻的统称，具体的电阻用R后面加数字表示，如R1表示编号为电阻R1，依此类推，附图中电阻包括R1~R17、R20、R21、R22、R01、R02、R03、R04；

SCR为可控硅的统称，具体的可控硅需在SCR后面加数字表示，如SCR1表示可控硅SCR1，依此类推，附图中可控硅包括SCR1~ SCR10； 

UG为光控可控硅的统称，具体的光控可控硅需在UG后面加数字表示，如UG1表示光控可控硅UG1，依此类推，附图中光控可控硅包括UG1~ UG7；

BG为三极管的的统称，具体的三极管需在BG后加数字表示，如BG1表示三极管BG1，依此类推，附图中三极管包括BG1~BG4；

U9为单片机，U10、U20为光电三极管， Q2为场效应管或IGBT管， Ka为电闸，K1为充电键，K2为起爆键， J1为起爆信号输出通信接口，J2为起爆信号输入通信接口，T为高频变压器， LED1、LED01为发光二极管，BT1、BT2为电池，C01、C02为电容，C03为发爆器的贮能电容、D01、D02为二极管，RV为压敏电阻，RL为电雷管, Q1、Q3为电力开关管；

电力开关管为：IGBT管或场效应管或MCT管；IGBT管为绝缘栅双极晶体管，MCT管为MOS控制晶闸管；T为高频变压器。

具体实施方式

如附图1和附图2所示，为本发明电气原理方框图和发明电路图之一，本发明由高压起爆单元1、高压放电单元2、毫秒关断单元3、控制单元4组成，其发爆器输出电压为3000V。

其中，高压起爆单元1包括： 可控硅SCR1~SCR5、电阻R1~R3、光控可控硅UG1、UG2；其中UG1、R1和UG2、R2、R3，构成2组触发电路单元，分别触发可控硅SCR1、SCR2，而可控硅SCR3~SCR5不用触发电路仍可正常工作。 

在高压起爆单元1中，可控硅触发电路的数量可以少于可控硅的数量，但仍能正常工作，这是因为：当部分可控硅被触发导通后，会使其它可控硅承受电压迅速增大，当这个迅速增大的电压超过可控硅的断态电压临界上升率时，其余可控硅就会自动导通。这就是在高压起爆单元中，可控硅触发电路的数量可以等于或少于可控硅数量的原因。例如：在附图2所示电路中，高压起爆单元中只为可控硅SCR1和SCR2配置了触发电路， SCR1和SCR2压降约为1200V，它们被触发后，这个1200V瞬间加到可控硅SCR3、SCR4、SCR5上，并超过了可控硅的断态电压临界上升率，所以可控硅SCR3、SCR4、SCR5会自动触发，而不会损坏。

其中，高压放电单元2包括：可控硅SCR6~SCR10、电阻R4~R10、光控可控硅UG3~UG7、三极管BG2；其中R4~R10、UG3~UG7、BG2构成5组可控硅触发电路单元，分别触发可控硅SCR6~SCR10 。

其中，毫秒关断单元3包括：IGBT管Q1、三极管BG1、电阻R11、R12；

其中，控制单元4包括：单片机U9、光电三极管U10、信号输出通信接口J1、信号输入通信接口J2、指示灯LED1、充电键K1、起爆键K2、电阻R13~R17、三极管BG3、场效应管Q2；

如附图2所示，高压起爆单元1的输入端，接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端接发爆器的输出正极端子A；高压放电单元2一端通过电阻R20接发爆器的贮能电容C03的正极C+，另一端接发爆器的贮能电容C03的负极C-，毫秒关断单元3的输入端接发爆器输出负极端子B，其输出端接发爆器的贮能电容C03的负极C-；场效应管Q2，串接在三极管BG4的基极与高频变压器T之间；三极管BG3、电阻R16、R17组成Q2的驱动电路，受控于单片机U9；信号输入通信接口J2通过光电三极管U10经光电转换与单片机U9相连，信号输出通信接口J1与单片机U9相连，信号输出通信接口J1为起爆信号输出接线端子，信号输入通信接口J2为起爆信号输入接线端子。其余接线关系见附图2所示。

下面结合附图2对本发明电路工作原理做详细的说明如下：

1、合上电闸Ka后，单片机U9立即将IGBT管Q1设为导通状态；当按下充电键K1后，单片机U9通过控制场效应管Q2导通，启动发爆器的充电功能，当贮能电容C03被充电并达到3000V电压后，压敏电阻RV导通，则充电完毕指示灯LED01亮。

2、这时应迅速按下起爆键K2，单片机U9通过控制Q2截止，而关闭发爆器的充电功能，同时发出一个“起爆” 信号，通过UG1、R1、UG2、R2触发起爆可控硅SCR1~SCR5导通，则发爆器通过贮能电容C03的正极C+、SCR1~SCR5、发爆器接线端子A、外接的电雷管RL、发爆器接线端子B、IGBT管Q1（上电时已把它设为导通状态）、贮能电容C03的负极C- ，形成起爆回路，即可实现起爆电雷管RL。

3、起爆后的某一时刻(例如3ms)，单片机U9发出“毫秒关断”控制信号，关断IGBT管Q1，则此起爆回路断开，此时因电路中电流为0，导至可控硅SCR1~SCR5因电流过0而自动关断，所以对于负载RL来说，接在A与B端的两根线匀断路，具有防漏电功能，比机械式毫秒开关的单线断路更安全。

4、在上一步关断IGBT管Q1的同时，单片机U9发出一个“放电”脉冲信号，通过光控可控硅UG3~UG7、电阻R4~R10、三极管BG2组成的5个触发电路，使放电可控硅SCR6~SCR10导通，则发爆器通过贮能电容C03的正极C+、发爆器放电电阻R20、可控硅SCR6~SCR10、贮能电容C03的负极C- 形成放电回路，将贮能电容C03上的剩余电能迅速放掉，最后可控硅SCR6~SCR10因电流过零而自动关断。

5、此时，单片机U9使Q2、SCR1~SCR5、Q1管始终处于关闭状态，在单片机U9的控制下，发爆器不能再次充电，也不能再次起爆，直到关机重新上电，才能恢正常功能，这样可以防止误操作，使发爆器更加安全。

6、多机串联延时起爆功能：由本发明构成的发爆器可以组成多机串联的形式，例如组成二机串联：1号机通过信号输出通信接口J1连接到2号机的信号输入通信接口J2，这样，1号机是上位机，2号机是下位机。1号机的信号输入通信接口J2和2号机的信号输出通信接口J1空置；

当两机都充好电时，按下1号机的起爆键K2，1号机起爆自已所带电雷管的同时，通过信号输出通信接口J1向2号机发出起爆信号，2号机的单片机U9接到此信号后，延时一定的时间(如4.5ms)，起动2号机电雷管起爆，同时2号机通过本身的信号输出通信接口J1向下位机（不管下位机是否存在）发出起爆信号，从而实现分段毫秒延时起爆。发爆器串联的数量不限。工作时只要在1号机上按下起爆键K2，毫秒延时起爆就会自动完成。

7、单片机U9内有EEPROM电路，记录发爆器充、放电次数的，每次开机时单片机U9在执行其它工作之前，首先检查此记录，当超过国标规定时，发光二极管LED1亮，并停止工作，说明发爆器到使用寿命。

如附图3所示，为本发明电路图之二，具体由IGBT高压起爆单元1A、高压放电单元2、毫秒关断单元3、控制单元4组成；

其IGBT高压起爆单元1A由IGBT管Q3、光电三极管U20、电路R21、R22组成，Q3的导通和关断受控于单片机U9；其高压放电单元2、毫秒关断单元3、控制单元4的构成与附图2所示对应电路单元完全相同。

与附图2所示电路的区别仅在于：IGBT高压起爆单元1A与高压起爆单元1的不同；附图3电路受IGBT管Q3所允许承受的电压值的限制，适用于发爆器输出电压较低的情况，例如1000V以下。其具有的有益效果与附图2所示电路对比，除输出电压不同外，其余完全相同。

本电路的工作原理与附图2基本相同，差别仅在于：IGBT高压起爆单元1A中的Q3是可以主动关断的，也就是说IGBT高压起爆单元1A是可以关断的，而高压起爆单元1不能主动关断。

电路中，其IGBT高压起爆单元1A的输入端，接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端接发爆器的输出正极端子A；高压放电单元2的输入端 ，通过电阻R20接发爆器的贮能电容C03的正极C+，另一端接发爆器的贮能电容C03的负极C-，毫秒关断单3的输入端接发爆器输出负极端子B，其输出端接发爆器的贮能电容C03的负极C-，控制单元4通过控制线分别与IGBT高压起爆单元1A、高压放电单元2、毫秒关断单元3、发爆器单元5相连，其余接线关系见附图3所示。

附图3所示电路工作过程为：合上电闸Ka后，单片机U9立即将IGBT管Q1设为导通状态；当按下充电键K1，单片机U9通过场效应管Q2控制发爆器开始充电，当发爆器充好电时，压敏电阻RV导通，指示灯LED01亮，此时应立即按下起爆键K2，则单片机U9通过场效应管Q2停止发爆器充电，同时导通IGBT管Q3，则发爆器通过贮能电容C03的正极C+、IGBT管Q3、发爆器接线端子A、外接的电雷管RL、发爆器接线端子B、IGBT管Q1（上电时已把它设为导通状态）、发爆器贮能电容C03负极C- ，形成起爆回路，从而起爆外接的电雷管RL，在起爆后的某一时刻（例如3ms），单片机U9关断IGBT管Q3、Q1，同时导通高压放电可控硅SCR6~SCR10，则发爆器通过贮能电容C03的正极C+、发爆器放电电阻R20、可控硅SCR6~SCR10、发爆器贮能电容C03的负极C- ，形成放电回路，将发爆器贮能电容C03的残余电压放掉；此工作过程与附图2所示电路相比，除高压起爆单元1A的工作过程不同外，其余完全相同；

如附图4所示，为本发明电路图之三，其由IGBT高压起爆单元1A、高压放电单元2、控制单元4组成；

其电路构成是由附图3所示电路简化得来的，即取消毫秒关断单元3，其余完全一样；

电路中，其IGBT高压起爆单元1A的输入端，接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端接发爆器的输出正极端子A；高压放电单元2的输入端，通过电阻R20接发爆器的贮能电容C03的正极C+，另一端接发爆器的贮能电容C03的负极C- 和发爆器的输出负极端子B；控制单元4通过控制线分别与IGBT高压起爆单元1A、高压放电单元2、发爆器单元5相连，其余接线关系见附图3所示。

附图4所示电路工作过程为：合上电闸Ka后，按下充电键K1，单片机U9通过场效应管Q2控制发爆器开始充电，当发爆器充好电时，压敏电阻RV导通，指示灯LED01亮，此时应立即按下起爆键K2，则单片机U9通过场效应管Q2停止发爆器充电，同时导通IGBT管Q3，则发爆器通过贮能电容C03的正极C+、IGBT管Q3、发爆器接线端子A、外接的电雷管RL、发爆器接线端子B、发爆器贮能电容C03的负极C- ，形成起爆回路，从而起爆外接的电雷管RL，在起爆后的某一时刻（例如3ms），单片机U9关断IGBT管Q3，同时导通高压放电可控硅SCR6~SCR10，则发爆器通过贮能电容C03的正极C+、发爆器放电电阻R20、可控硅SCR6~SCR10、发爆器贮能电容C03的负极C- 形成放电回路，将发爆器贮能电容C03的残余电压放掉；此工作过程与附图3所示电路相比，除无毫秒关闭单元3的工作过程外，其余完全相同；

对比附图3所示电路，其具有的积极效果是：除无双线断电功能外，其余完全相同。

Claims (5)

1.一种煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关，其特征在于：由高压起爆单元（1）、高压放电单元（2）、毫秒关断单元（3）、控制单元（4）组成；其高压起爆单元（1）的输入端，接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端接发爆器的输出正极端子A；高压放电单元（2）的输入端，通过电阻R20接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端接发爆器的贮能电容C03的负极C-；毫秒关断单元（3）的输入端接发爆器的输出负极端子B，其输出端接发爆器的贮能电容C03的负极C-；控制单元(4)通过控制线分别与高压起爆单元（1）、高压放电单元（2）、毫秒关断单元（3）、发爆器单元（5）相连；

    其中高压起爆单元（1）与毫秒关断单元（3）相串联，组成一个高压电子开关，高压起爆单元（1）的输入端，接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端通过负载电阻RL与毫秒关断单元（3）相串联，毫秒关断单元（3）的输出端，接发爆器的贮能电容C03的负极C-；

     其中毫秒关断单元（3）包括：三极管BG1、电阻R11、电阻R12、电力开关管Q1；

     其中控制单元（4）包括：单片机U9、光电三极管U10、信号输出通信接口J1、信号输入通信接口J2、发光二极管LED1、充电键K1、起爆键K2、电阻R13~R17、三极管BG3、场效应管或IGBT管Q2；控制发爆器充电功能启、停的场效应管或IGBT管Q2，串接在三极管BG4的基极与高频变压器T之间，受控于单片机U9；单片机U9具有用于记录发爆器充、放电次数的EEPROM电路单元；用于多台发爆器串联用的信号输入通信接口J2，通过光电三极管U10经光电转换与单片机U9相连，用于多台发爆器串联用的信号输出通信接口J1与单片机U9相连，其中信号输出通信接口J1为起爆信号输出接线端子，信号输入通信接口J2为起爆信号输入接线端子。

2.根据权利要求书1所述煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关，其特征在于：高压起爆单元（1）包括： 一只或复数只可控硅SCR；一只或复数只电阻R、一只或复数只光控可控硅UG；其中一只或复数只电阻R、一只或复数只光控可控硅UG，构成一组或复数组可控硅触发电路单元，分别触发一只或复数只可控硅SCR；可控硅触发电路单元的数量等于或少于所配置可控硅SCR的数量，可控硅SCR相互串联，串联的可控硅SCR的数量最多不超过80只。

3.根据权利要求书1所述煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关，其特征在于：高压放电单元（2）包括：一只或复数只可控硅SCR、一只或复数只电阻R、一只或复数只光控可控硅UG、一只或复数只三极管BG；其中一只或复数只电阻R、一只或复数只光控可控硅UG、一只或复数只三极管BG，构成一组或复数组可控硅触发电路单元，分别触发一只或复数只可控硅SCR；可控硅触发电路单元的数量等于可控硅SCR的数量；可控硅SCR相互串联，串联的可控硅SCR数量最多不超过80只。

4.一种煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关，其特征在于：由IGBT高压起爆单元（1A）、高压放电单元（2）、毫秒关断单元（3）和控制单元(4)组成；其IGBT高压起爆单元（1A）的输入端，接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端接发爆器的输出正极端子A；高压放电单元（2）的输入端，通过电阻R20接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端接发爆器的贮能电容C03的负极C-；毫秒关断单元(3)的输入端接发爆器的输出负极端子B，其输出端接发爆器的贮能电容C03的负极C-；控制单元(4)通过控制线分别与IGBT高压起爆单元（1A）、高压放电单元（2）、毫秒关断单元（3）、发爆器单元(5)相连；

    其中IGBT高压起爆单元（1A）由光电三极管U20、电阻R21、电阻R22、电力开关管Q3组成，Q3的导通和关断受控于单片机U9；

    毫秒关断单元（3）包括：三极管BG1、电阻R11、电阻R12、电力开关管Q1；

控制单元（4）包括：单片机U9、光电三极管U10、信号输出通信接口J1、信号输入通信接口J2、发光二极管LED1、充电键K1、起爆键K2、电阻R13~R17、三极管BG3、场效应管或IGBT管Q2；控制发爆器充电功能启、停的场效应管或IGBT管Q2，串接在三极管BG4的基极与高频变压器T之间，受控于单片机U9；单片机U9具有用于记录发爆器充、放电次数的EEPROM电路单元；用于多台发爆器串联用的信号输入通信接口J2，通过光电三极管U10经光电转换与单片机U9相连，用于多台发爆器串联用的信号输出通信接口J1与单片机U9相连，其中信号输出通信接口J1为起爆信号输出接线端子，信号输入通信接口J2为起爆信号输入接线端子。

5.一种煤矿发爆器用无触点高压电子毫秒开关，其特征在于：由IGBT高压起爆单元（1A）、高压放电单元(2)和控制单元(4)组成；其IGBT高压起爆单元（1A）的输入端，接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端接发爆器的输出正极端子A；高压放电单元（2）的输入端，通过电阻R20接发爆器的贮能电容C03的正极C+，其输出端接发爆器的贮能电容C03的负极C-和发爆器的输出负极端子B；控制单元(4)通过控制线分别与IGBT高压起爆单元（1A）、高压放电单元(2)、发爆器单元(5)相连；

    其中IGBT高压起爆单元（1A）由光电三极管U20、电阻R21、电阻R22、电力开关管Q3组成，Q3的导通和关断受控于单片机U9；

    其中控制单元（4）包括：单片机U9、光电三极管U10、信号输出通信接口J1、信号输入通信接口J2、发光二极管LED1、充电键K1、起爆键K2、电阻R13~R17、三极管BG3、场效应管或IGBT管Q2；控制发爆器充电功能启、停的场效应管或IGBT管Q2，串接在另一三极管BG4的基极与高频变压器T之间，受控于单片机U9；单片机U9具有用于记录发爆器充、放电次数的EEPROM电路单元；用于多台发爆器串联用的信号输入通信接口J2，通过光电三极管U10经光电转换与单片机U9相连，用于多台发爆器串联用的信号输出通信接口J1与单片机U9相连，其中信号输出通信接口J1为起爆信号输出接线端子，信号输入通信接口J2为起爆信号输入接线端子。

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