CN113932671B

CN113932671B - 一种应用于电子安全系统的电流触发型起爆集成电路

Info

Publication number: CN113932671B
Application number: CN202111196590.6A
Authority: CN
Inventors: 杨成伟; 吴薛勇; 毛瑞芝; 程新亚; 杨银芳; 刘畅; 李�杰
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2021-10-14
Filing date: 2021-10-14
Publication date: 2023-05-23
Anticipated expiration: 2041-10-14
Also published as: CN113932671A

Abstract

本发明提供了一种应用于电子安全系统的电流触发型起爆集成电路，其包括PCB基板电路、包围PCB基板电路的内部绝缘封装层、外部金属屏蔽层和外部引线层；外部引线层与内部的PCB基板电路引脚连接，引脚包括电流正极输入端I+、电流负极输出端I‑、电源引脚VCC、接地引脚GND和高压端VCC_H；PCB基板电路集成了电流检测模块、差分放大模块、高压开关模块、电流正极端、电流负极端和高压端。本发明所使用的封装方法可以大大降低内部电路直接受外部干扰的影响；与电平触发的起爆电路相比，本发明实现了电流触发的起爆方式；当电流正极端电压和电流负极端的为电压信号时，起爆电路不起爆，避免了外部输入的干扰电平带来的误触发问题。

Description

一种应用于电子安全系统的电流触发型起爆集成电路

技术领域

本发明涉及电子安全系统中的起爆电路技术领域，尤其是涉及一种应用于电子安全系统的电流触发型起爆集成电路。

背景技术

现有的电子安全系统的起爆电路主要有三种触发方式：第一种是逻辑电平电压触发，有正逻辑电平或者负逻辑电平两种触发方式。第二种是高压电平触发。第三种是差分电压触发方式。

上述所有触发方式都有瞬发度的要求，所以检测触发方式的时间宽度都较窄，这样的话使得触发方式更加容易受到瞬变信号的干扰。第一种逻辑电平最容易受到干扰。第二种高压触发信号需要外部提供高压信号，导致电路复杂且高压升压过程也会对周边电路产生干扰。第三种差分触发方式是目前最常用的触发方式。差分触发电路复杂性介于逻辑电平触发和高压触发之间。差分触发方式的缺点在于差分信号的产生也是靠逻辑电平来实现。差分本身虽然可以提高抗干扰能力，但是其前级的逻辑电平还是会被干扰所影响。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于电子安全系统的电流触发型起爆集成电路，用以解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种应用于电子安全系统的电流触发型起爆集成电路，包括PCB基板电路、包围所述PCB基板电路的内部绝缘封装层、外部金属屏蔽层和外部引线层；所述外部引线层与内部的PCB基板电路引脚连接，引脚包括电流正极输入端I+、电流负极输出端I-、电源引脚VCC、接地引脚GND和高压端VCC_H；所述PCB基板电路集成了电流检测模块、差分放大模块、高压开关模块、电流正极端、电流负极端和高压端。

进一步，所述电流检测模块包括电阻R1、电阻R2、二极管D1、二极管D2、二极管D3以及N沟道增强型场效应晶体管Q1；所述电阻R1的一端与所述N沟道增强型场效应晶体管Q1的栅极连接，电阻R1的另一端与N沟道增强型场效应晶体管Q1的漏极以及所述二极管D1的阳极连接；二极管D1的阴极与运放器U1的同相输入端以及所述电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与运放器U2的同相输入端以及所述二极管D2的阳极连接；二极管D2的阴极与所述二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极与N沟道增强型场效应晶体管Q1的源极连接。

进一步，所述差分放大模块包括运放器U1、运放器U2、运放器U3、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R9；所述运放器U1的反相输入端与所述电阻R3、所述电阻R4的一端连接，电阻R3的另一端与运放器U1的输出端以及所述电阻R6的一端连接；电阻R6的另一端与所述电阻R7的一端以及所述运放器U3的同相输入端连接，电阻R7的另一端接地；电阻R4的另一端与所述运放器U2的反相输入端以及所述电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与运放器U2的输出端以及所述电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与运放器U3的反相输入端以及所述电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端运放器U3的输出端以及晶闸管Q2的基极连接。

进一步，所述高压开关模块为金属氧化物半导体场效应管控制的晶闸管Q2；所述晶闸管Q2的集电极与高压端连接，晶闸管Q2的发射极接地。

进一步，所述电阻R1＝10k，所述R2＝10K，所述二极管D1、二极管D2和二极管D3的型号均为1n4007，所述N沟道增强型场效应晶体管Q1的型号为A03400。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明所使用的封装方法可以大大降低内部电路直接受外部干扰的影响；与电平触发的起爆电路相比，本发明实现了电流触发的起爆方式；当电流正极端电压和电流负极端的为电压信号时，起爆电路不起爆，避免了外部输入的干扰电平带来的误触发问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明电流触发型起爆集成电路封装俯视示意图；

图2为本发明电流触发型起爆集成电路封装前视示意图；

图3为本发明电流触发的起爆集成电路内部电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

结合图1至图3所示，本实施例提供一种应用于电子安全系统的电流触发型起爆集成电路，包括PCB基板电路1、包围所述PCB基板电路1的内部绝缘封装层2、外部金属屏蔽层3和外部引线层4；所述外部引线层4与内部的PCB基板电路引脚连接，引脚包括电流正极输入端I+、电流负极输出端I-、电源引脚VCC、接地引脚GND和高压端VCC_H；所述PCB基板电路集成了电流检测模块、差分放大模块、高压开关模块、电流正极端、电流负极端和高压端。

在该实施例中，所述电流检测模块包括电阻R1、电阻R2、二极管D1、二极管D2、二极管D3以及N沟道增强型场效应晶体管Q1；所述电阻R1的一端与所述N沟道增强型场效应晶体管Q1的栅极连接，电阻R1的另一端与N沟道增强型场效应晶体管Q1的漏极以及所述二极管D1的阳极连接；二极管D1的阴极与运放器U1的同相输入端以及所述电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与运放器U2的同相输入端以及所述二极管D2的阳极连接；二极管D2的阴极与所述二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极与N沟道增强型场效应晶体管Q1的源极连接。

在该实施例中，所述差分放大模块包括运放器U1、运放器U2、运放器U3、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R9；所述运放器U1的反相输入端与所述电阻R3、所述电阻R4的一端连接，电阻R3的另一端与运放器U1的输出端以及所述电阻R6的一端连接；电阻R6的另一端与所述电阻R7的一端以及所述运放器U3的同相输入端连接，电阻R7的另一端接地；电阻R4的另一端与所述运放器U2的反相输入端以及所述电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与运放器U2的输出端以及所述电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与运放器U3的反相输入端以及所述电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端运放器U3的输出端以及晶闸管Q2的基极连接。

在该实施例中，所述高压开关模块为金属氧化物半导体场效应管控制的晶闸管Q2；所述晶闸管Q2的集电极与高压端连接，晶闸管Q2的发射极接地。

在该实施例中，所述电阻R1＝10k，所述R2＝10K，所述二极管D1、二极管D2和二极管D3的型号均为1n4007，所述N沟道增强型场效应晶体管Q1的型号为A03400。

本发明的工作原理为：当电流正极端和电流负极端有回路电流时，会在采样电阻R2两端产生电压，电压大小为V_R2＝I*R2，I为回路电流大小。电阻R2两端的压差V_R2输入到差分放大模块，通过运放，差分放大模块输出的电压为V_U3＝3*I*R2。当输出电压V_U3大于场效应的高压开关Q2的阈值时，高压开关Q2导通，高压回路闭合，电路起爆。

本发明的电流触发型起爆集成电路能有效避免电平干扰误触发的原理为：当电流正极端和电流负极端因干扰出现差分电压时，分两种情况：第一，电流正极端电压大于电流负极端的电压时，Q1导通，使R2两端无法产生差分电压，差分放大模块无输出电压，高压回路开路，电路无法起爆；第二，电流正极端电压小于电流负极端的电压时，由于二极管D1、D2和D3的存在，R2两端无法产生差分电压，差分放大模块无输出电压，高压回路开路，电路无法起爆。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种应用于电子安全系统的电流触发型起爆集成电路，其特征在于，包括PCB基板电路、包围所述PCB基板电路的内部绝缘封装层、外部金属屏蔽层和外部引线层；所述外部引线层与内部的PCB基板电路引脚连接，引脚包括电流正极输入端I+、电流负极输出端I-、电源引脚VCC、接地引脚GND和高压端VCC_H；所述PCB基板电路集成了电流检测模块、差分放大模块、高压开关模块、电流正极端、电流负极端和高压端；

所述电流检测模块包括电阻R1、电阻R2、二极管D1、二极管D2、二极管D3以及N沟道增强型场效应晶体管Q1；所述电阻R1的一端与所述N沟道增强型场效应晶体管Q1的栅极连接，电阻R1的另一端与N沟道增强型场效应晶体管Q1的漏极以及所述二极管D1的阳极连接；二极管D1的阴极与运放器U1的同相输入端以及所述电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与运放器U2的同相输入端以及所述二极管D2的阳极连接；二极管D2的阴极与所述二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极与N沟道增强型场效应晶体管Q1的源极连接。

2.根据权利要求1所述的应用于电子安全系统的电流触发型起爆集成电路，其特征在于，所述差分放大模块包括运放器U1、运放器U2、运放器U3、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R9；所述运放器U1的反相输入端与所述电阻R3、所述电阻R4的一端连接，电阻R3的另一端与运放器U1的输出端以及所述电阻R6的一端连接；电阻R6的另一端与所述电阻R7的一端以及所述运放器U3的同相输入端连接，电阻R7的另一端接地；电阻R4的另一端与所述运放器U2的反相输入端以及所述电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与运放器U2的输出端以及所述电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与运放器U3的反相输入端以及所述电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端运放器U3的输出端以及晶闸管Q2的基极连接。

3.根据权利要求1所述的应用于电子安全系统的电流触发型起爆集成电路，其特征在于，所述高压开关模块为金属氧化物半导体场效应管控制的晶闸管Q2；所述晶闸管Q2的集电极与高压端连接，晶闸管Q2的发射极接地。

4.根据权利要求1所述的应用于电子安全系统的电流触发型起爆集成电路，其特征在于，所述电阻R1=10k，所述R2=10K，所述二极管D1、二极管D2和二极管D3的型号均为1n4007，所述N沟道增强型场效应晶体管Q1的型号为A03400。