CN110645850B - 基于rc延时的起爆控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于RC延时的起爆控制系统，它的电源转换芯片的电源输入端连接第一电源，电阻R1的一端连接第一电源，电容C1的一端连接电阻R1的另一端，电容C1的另一端接地，稳压二极管的负极连接电阻R1的另一端，稳压二极管的正极连接电源转换芯片的使能控制端，电阻R2的一端连接稳压二极管的正极，电阻R2的另一端接地，电源转换芯片的电源输出端连接场效应管的栅极，电源转换芯片的输出电压检测端连接电源输出端，场效应管的源极接地，场效应管的漏极连接阶跃电平起爆模块的输入端。本方案中使用电源转化芯片转化成固定电压的方式来启动场效应管，从而达到产生瞬变电平的效果。
Description
技术领域
本发明涉及电路设计技术领域，具体地指一种基于RC延时的起爆控制系统及控制方法。
背景技术
火工品必须通过电压瞬变来起爆，而不允许电压有长时间缓变的过程，引起元器件的半启动状态非常危险。
延时起爆控制电路的关键技术之一即微秒级阶跃电平的产生。延时电路的延时产生方法很多，诸如利用CPLD芯片延时、单片机编程延时、555定电器延时等。目前存在着许多芯片不能国产化，另外，并且上述芯片的封装形式均为陶瓷封装或金属封装，不能应用于抗冲击、高过载等恶劣环境。
发明内容
本发明提供一种基于RC延时的起爆控制系统及控制方法，本方案中使用电源转化芯片转化成固定电压的方式来启动场效应管，从而达到产生瞬变电平的效果。
为实现此目的，本发明所设计的基于RC延时的起爆控制系统，它包括RC模块、稳压模块、电源转换芯片、场效应管、阶跃电平起爆模块，其中，RC模块包括电阻R1和电容C1，稳压模块包括稳压二极管V1和电阻R2，其中，所述电源转换芯片的电源输入端连接第一电源，电阻R1的一端连接第一电源，电容C1的一端连接电阻R1的另一端，电容C1的另一端接地GND，稳压二极管V1的负极连接电阻R1的另一端，稳压二极管V1的正极连接电源转换芯片的使能控制端，电阻R2的一端连接稳压二极管V1的正极，电阻R2的另一端接地GND，电源转换芯片的电源输出端连接场效应管的栅极，电源转换芯片的输出电压检测端连接电源输出端，场效应管的源极接地GND，场效应管的漏极连接阶跃电平起爆模块的输入端。
一种上述系统的起爆控制方法，它包括如下步骤：
步骤1：通过第一电源给电源转换芯片的电源输入端IN供电，通过电源转换芯片的电源输出端OUT输出3.3V电压，其中，电源转换芯片的使能控制端SHDN初始状态要接地，并通过第一电源电压给RC模块充电；
步骤2：由于电源转换芯片的使能控制端SHDN开启电压初始状态接地，所以不能将RC模块输出端直接接入电源转换芯片的使能控制端SHDN，所以在RC模块的输出端连接稳压二极管V1，稳压二极管V1的输出端通过电阻R2接地，通过电阻R2提高通过稳压二极管V1的电流并增大稳压二极管V1两端的电压差，从而使得稳压二极管V1两端电压迅速稳定在4.7V，进而提高电源转换芯片的使能控制端SHDN的电压；
步骤3：在电源转换芯片的输出端的电压抬升会有ms级时间的电压上升陡坡，场效应管的开启电压在2～2.4V之间，电源转换芯片的电源输出端OUT端电压ms级抬升过程会在1～3ms通过场效应管的开启电压区间，将电源转换芯片的电源输出端OUT端电压抬升时间与场效应管的开启时间叠加，最后可以将场效应管的漏极和源极的开启时间减小到us级，到达产生瞬变电平的条件。
本发明的有益效果为：
本发明中基于RC延时模块的起爆控制电路具有电路结构简单、抗冲击过载能力强、实现成本低、器件可全部国产化等优点。
这种方法的核心在于利用元器件的相应电特性消除RC电路充电过程带来的电平缓慢变换过程，包括利用稳压电路稳压，利用电源转换芯片转换电平，利用场效应管和电源转化芯片电平缓变的叠加效应。
基于RC延时的起爆控制电路产生的阶跃电平阶跃时间可以达到微秒级，达到瞬变电平产生条件。
另外，起爆控制系统中的各个器件均采用塑料封装的形式，弹性容变较好，能应对强冲击、高过载等恶劣环境。
附图说明
图1为本发明的电路图。
其中，1—RC模块、2—稳压模块、3—电源转换芯片、4—场效应管、5—阶跃电平起爆模块、6—第一电源、7—第二电源。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明所设计的一种基于RC延时的起爆控制系统，如图1所示，它包括RC模块1、稳压模块2、电源转换芯片3、场效应管4、阶跃电平起爆模块5，其中，RC模块1包括电阻R1和电容C1，稳压模块2包括稳压二极管V1和电阻R2，其中，所述电源转换芯片3的电源输入端IN连接第一电源6，电阻R1的一端连接第一电源6，电容C1的一端连接电阻R1的另一端，电容C1的另一端接地GND，稳压二极管V1的负极连接电阻R1的另一端，稳压二极管V1的正极连接电源转换芯片3的使能控制端SHDN，电阻R2的一端连接稳压二极管V1的正极，电阻R2的另一端接地GND，电源转换芯片3的电源输出端OUT连接场效应管4的栅极，电源转换芯片3的输出电压检测端SENSE连接电源输出端(SENSE的作用为检测输出端电压，起到一个反馈作用)，场效应管4的源极接地GND，场效应管4的漏极连接阶跃电平起爆模块5的输入端。
上述技术方案中，所述阶跃电平起爆模块5包括电容C3和电阻R3，电容C3的一端和电阻R3的一端均连接场效应管4的漏极，电容C3的另一端和电阻R3的另一端均接入第二电源7。
上述技术方案中，所述第一电源6为12V电源，第二电源7为5V电源。
上述技术方案中，所述电源转换芯片3的接地端均接地GND。
上述技术方案中，所述电阻R1的阻值为15KΩ，电容C1的电容值为15uF。
上述技术方案中，所述电阻R2的阻值为1KΩ。
上述技术方案中，所述电阻R3的阻值为11KΩ，电容C3的电容值为0.1uF。
上述技术方案中，RC模块1仅有电阻电容组成，电路延时时间的调整，只需要调整电容电阻的大小即可，延时时间的调整简单方便。在RC模块1的输出端增加稳压电路将电源转换芯片的开启端电压有效提高，从而大幅度提高RC电路延时时间的调整阈值。
电源转换芯片3的开启过程和场效应管4的开启过程均有毫秒级别半开启状态的缓升过程，将两个缓升过程进行叠加，从而将电平抬升时间减小到微秒级，达到瞬变电平产生条件。
所述本电路通过12V电压给电源转换芯片3的电源输入端IN供电，可以通过电源转换芯片3的电源输出端OUT输出3.3V电压，其中，电源转换芯片3的使能控制端SHDN初始状态要接地，电源转换芯片3的使能控制端SHDN开启电压较低。并通过12V电压给RC延时电路充电。
由于电源转换芯片3的使能控制端SHDN开启电压降低，所以不能直接将RC电路输出端直接接入电源转换芯片3的使能控制端SHDN，所以在RC电路的输出端连接稳压二极管V1，稳压二极管V1的输出端通过阻值为1K的电阻R2接地，通过电阻R2可以有效提高通过稳压二极管V1的电流并有效增大稳压二极管V1两端的电压差，从而使得稳压二极管V1两端电压迅速稳定在4.7V，进而提高电源转换芯片3的使能控制端SHDN的电压。
在电源转换芯片3的输出端的电压抬升将会有ms级时间的电压上升陡坡。场效应管4的开启电压在2～2.4V之间，如果将RC延时电路直接与场效应管4的栅极相连，场效应管的漏极和源极将有ms级电压开启陡坡。所以电源转换芯片3的电源输出端OUT端电压ms级抬升过程会在1～3ms迅速通过场效应管4的开启电压，从而将电源转换芯片3的电源输出端OUT端电压抬升时间与场效应管4的开启时间叠加，最后可以将场效应管4的漏极和源极的开启时间减小到us级，到达产生瞬变电平的条件。
此电路最后可以达到延时150ms之后在阶跃电平起爆模块5的输入端A、输出端B两端产生瞬变电平的目的。
上述方案中，利用RC延时电路与后级电路产生阶跃信号，因此选用性能参数合适的稳压管、电源转换芯片、场效应管至关重要。本发明选用的各元器件参数如下：稳压二极管V1的型号为BZX84C4V7，电源转换芯片3的型号为GED1763S8-3P3，场效应管4的型号为IRLL2705。
上述方案中，产生的窄脉冲幅度峰峰值为5V，上升沿时间为300us，电路延时时间为150ms。本电路可以根据所需要的延时时间调整RC的数值。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种基于RC延时的起爆控制系统，其特征在于：它包括RC模块(1)、稳压模块(2)、电源转换芯片(3)、场效应管(4)、阶跃电平起爆模块(5)，其中，RC模块(1)包括电阻R1和电容C1，稳压模块(2)包括稳压二极管V1和电阻R2，其中，所述电源转换芯片(3)的电源输入端连接第一电源(6)，电阻R1的一端连接第一电源(6)，电容C1的一端连接电阻R1的另一端，电容C1的另一端接地GND，稳压二极管V1的负极连接电阻R1的另一端，稳压二极管V1的正极连接电源转换芯片(3)的使能控制端，电阻R2的一端连接稳压二极管V1的正极，电阻R2的另一端接地GND，电源转换芯片(3)的电源输出端连接场效应管(4)的栅极，电源转换芯片(3)的输出电压检测端连接电源输出端，场效应管(4)的源极接地GND，场效应管(4)的漏极连接阶跃电平起爆模块(5)的输入端。
2.根据权利要求1所述的基于RC延时的起爆控制系统，其特征在于：所述阶跃电平起爆模块(5)包括电容C3和电阻R3，电容C3的一端和电阻R3的一端均连接场效应管(4)的漏极，电容C3的另一端和电阻R3的另一端均接入第二电源(7)。
3.根据权利要求2所述的基于RC延时的起爆控制系统，其特征在于：所述第一电源(6)为12V电源，第二电源(7)为5V电源。
4.根据权利要求1所述的基于RC延时的起爆控制系统，其特征在于：所述电源转换芯片(3)的接地端均接地GND。
5.根据权利要求1所述的基于RC延时的起爆控制系统，其特征在于：所述电阻R1的阻值为15KΩ，电容C1的电容值为15uF。
6.根据权利要求1所述的基于RC延时的起爆控制系统，其特征在于：所述电阻R2的阻值为1KΩ。
7.根据权利要求2所述的基于RC延时的起爆控制系统，其特征在于：所述电阻R3的阻值为11KΩ，电容C3的电容值为0.1uF。
8.一种权利要求1所述系统的起爆控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：通过第一电源(6)给电源转换芯片(3)的电源输入端IN供电，通过电源转换芯片(3)的电源输出端OUT输出3.3V电压，其中，电源转换芯片(3)的使能控制端SHDN初始状态要接地，并通过第一电源(6)电压给RC模块(1)充电；
步骤2：由于电源转换芯片(3)的使能控制端SHDN开启电压初始状态接地，所以不能将RC模块(1)输出端直接接入电源转换芯片(3)的使能控制端SHDN，所以在RC模块(1)的输出端连接稳压二极管V1，稳压二极管V1的输出端通过电阻R2接地，通过电阻R2提高通过稳压二极管V1的电流并增大稳压二极管V1两端的电压差，从而使得稳压二极管V1两端电压迅速稳定在4.7V，进而提高电源转换芯片(3)的使能控制端SHDN的电压；
步骤3：在电源转换芯片(3)的输出端的电压抬升会有ms级时间的电压上升陡坡，场效应管(4)的开启电压在2～2.4V之间，电源转换芯片(3)的电源输出端OUT端电压ms级抬升过程会在1～3ms通过场效应管(4)的开启电压区间，将电源转换芯片(3)的电源输出端OUT端电压抬升时间与场效应管(4)的开启时间叠加，最后可以将场效应管(4)的漏极和源极的开启时间减小到us级，到达产生瞬变电平的条件。
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