CN114512964A

CN114512964A - 一种用于电子雷管的储能电容保护电路

Info

Publication number: CN114512964A
Application number: CN202111524538.9A
Authority: CN
Inventors: 周伟
Original assignee: Shanghai Xinwei Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Xinwei Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-14
Filing date: 2021-12-14
Publication date: 2022-05-17

Abstract

本发明提供一种用于电子雷管的储能电容保护电路，包括：第一支路，所述第一支路设有二极管D；和第二支路，所述第二支路设有电阻R0、电阻R1和耗尽型MOS管Q1；其中，所述第一支路与所述第二支路并联，所述电阻R0的一端连接于所述耗尽型MOS管Q1的栅极，所述电阻R0的另一端连接于所述耗尽型MOS管Q1的源极，所述电阻R1的一端连接于所述耗尽型MOS管Q1的漏极，所述电阻R1的另一端连接于所述二极管D。

Description

一种用于电子雷管的储能电容保护电路

技术领域

本发明涉及电子雷管领域，尤其涉及一种用于电子雷管的储能电容保护电路。

背景技术

电子雷管是一种新型的雷管，其相对于传统的电雷管和导爆管雷管等具有安全、延时精确、可信息化监管等优势。电子雷管正在逐渐替代传统电雷管和导爆管雷管。

由于煤矿中聚集易燃易爆的瓦斯和煤尘等物质，对煤矿许用的雷管的安全性要求高于普通雷管。目前煤矿中使用的雷管主要是电雷管。电雷管内部无储能电子器件，在雷管外部将脚线短路，即可保证雷管的使用安全。

而电子雷管内部有电子控制模块，该模块包含储能电容。对于电子雷管来说，仅仅在电子雷管外部将脚线短路，还不足够保证在煤矿等高危环境的使用安全。因为储能电容会因为摩擦、电磁感应或松弛极化等多种因素带电。这些电荷存储在电容中，若不及时释放，一旦能量超过安全范围，就可能引起爆炸。如何保证电子雷管在易燃易爆环境的使用安全，是行业内的一个挑战。

针对上述问题，现有的解决方案有两种。其一是对电子雷管的储能电容增加保护电路，如附图1所示，C是储能电容，Q01、Q02和Q03是增强型MOS管，R01、R02是电阻，R03是点火桥丝。Q02和R02组成对储能电容C的充电电路，Q03和R03组成点火放电电路，Q01和R01组成保护电路。电子雷管上电后，芯片控制Q01导通，Q02和Q03截止，储能电容C上的电荷通过Q01和R01释放。该方案的缺点是，在芯片未通电时，Q01、Q02和Q03的栅极上都没有控制信号，因此Q01、Q02和Q03都截止，储能电容C两端处于开路状态，储能电容C上积累的电荷没有泄放通路。当储能电容C上积累的电荷能量超过安全阈值时，就有引爆瓦斯、粉尘的危险。

另一个方案是取消储能电容，雷管点火能量直接由母线供应。该方案的缺点是，不同的雷管有不同的点火延时。点火时间晚的雷管会因为母线被点火时间早的雷管炸断，导致失去供电，无法正常起爆。

发明内容

本发明的主要优势在于提供一种用于电子雷管的储能电容保护电路，其能够保证所述电子雷管即使在未通电的情况下，所述电子雷管的储能电容上积累的电荷也能够被及时释放，以解决电子雷管的储能电容在煤矿等易燃易爆环境中的安全问题，从而达到煤矿许用的安全防爆标准。

本发明的主要优势在于提供一种用于电子雷管的储能电容保护电路，其能够保证所述电子雷管在未通电时，所述储能电容上的电荷能够及时泄放，从而使所述电子雷管在通电后，所述储能电容上的电荷完全受控于控制电路。

为了实现本发明上述至少一个目的或优势，本发明提供一种用于电子雷管的储能电容保护电路，包括：

第一支路，所述第一支路设有二极管D；和

第二支路，所述第二支路设有电阻R0、电阻R1和耗尽型MOS管Q1；

其中，所述第一支路与所述第二支路并联，所述电阻R0的一端连接于所述耗尽型MOS管Q1的栅极，所述电阻R0的另一端连接于所述耗尽型MOS管Q1的源极，所述电阻R1的一端连接于所述耗尽型MOS管Q1的漏极，所述电阻R1的另一端连接于所述二极管D。

特别地，所述用于电子雷管的储能电容保护电路并联于电子雷管的储能电容C，分别与所述储能电容C的第一端和第二端电连接，其中，所述储能电容C的第一端连接于一个充电电路，所述储能电容C的第二端接地，所述储能电容C还进一步与一个点火放电电路并联，所述二极管D的正极连接于所述储能电容C的第二端，所述二极管D的负极连接于所述储能电容C的第一端。

在本发明的一个实施例中，所述耗尽型MOS管Q1为N沟道耗尽型MOS管；所述电阻R0和所述N沟道耗尽型MOS管Q1与一个负电荷泵连接；所述电阻R1的一端连接于所述N沟道耗尽型MOS管Q1的漏极，所述电阻R1的另一端连接于所述二极管D的负极；所述负电荷泵直接连接于所述N沟道耗尽型MOS管Q1的栅极，所述电阻R0连接在所述N沟道耗尽型MOS管Q1的源极和所述负电荷泵之间。

在本发明的另一个实施例中，所述耗尽型MOS管Q1为P沟道耗尽型MOS管；所述电阻R0和所述P沟道耗尽型MOS管Q1与一个正电荷泵连接；所述电阻R1的一端连接于所述P沟道耗尽型MOS管Q1的漏极，所述电阻R1的另一端连接于所述二极管D的正极；所述正电荷泵直接连接于所述P沟道耗尽型MOS管Q1的栅极，所述电阻R0连接在所述P沟道耗尽型MOS管Q1的源极和所述正电荷泵之间。

通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。

图1为现有的用于电子雷管的储能电容保护电路的示意图；

图2为根据本发明一个实施例的用于电子雷管的储能电容保护电路的示意图；

图3为根据本发明另一实施例的用于电子雷管的储能电容保护电路的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参考本发明说明书附图2和3，根据本发明实施例的用于电子雷管的储能电容保护电路被阐明。所述用于电子雷管的储能电容保护电路并联于所述电子雷管的储能电容C，分别与所述储能电容C的第一端10和第二端20电连接，其中所述用于电子雷管的储能电容保护电路包括第一支路11和与所述第一支路11并联的第二支路12，其中所述第一支路11设有二极管D，所述第二支路设有电阻R0、电阻R1和耗尽型MOS管Q1，其中所述二极管D的正极连接于所述储能电容C的第二端20，所述二极管D的负极连接于所述储能电容C的第一端10，所述电阻R0的一端连接于所述耗尽型MOS管Q1的栅极，所述电阻R0的另一端连接于所述耗尽型MOS管Q1的源极，所述电阻R1的一端连接于所述耗尽型MOS管Q1的漏极，所述电阻R1的另一端连接于所述二极管D。具体地，所述储能电容C的第一端10连接于一个充电电路30，所述储能电容C的第二端20接地，其中所述充电电路30包括电阻R2和增强型MOS管Q2。所述储能电容C还进一步与一个点火放电电路40并联，其中所述点火放电电路40包括点火桥丝R3和增强型MOS管Q3。特别地，所述电阻R0和所述耗尽型MOS管Q1与一个负电荷泵或者一个正电荷泵连接。

在本发明的一个实施例中，具体如图2所示，所述耗尽型MOS管Q1为N沟道耗尽型MOS管，所述电阻R1的一端连接于所述N沟道耗尽型MOS管Q1的漏极，所述电阻R1的另一端连接于所述二极管D的负极，所述负电荷泵直接连接于所述N沟道耗尽型MOS管Q1的栅极，并且通过所述电阻R0连接于所述N沟道耗尽型MOS管Q1的源极，即所述电阻R0连接在所述N沟道耗尽型MOS管Q1的源极和所述负电荷泵之间。

在本实施例中，若电子雷管处于未通电的情况下，所述负电荷泵不工作，所述N沟道耗尽型MOS管Q1的栅极和源极电压相等。由于Q1是N沟道耗尽型MOS管，Q1此时处于导通状态。若所述储能电容C带有第一端为正、第二端为负的电荷，这些电荷能够通过所述第二支路12被泄放；若所述储能电容C带有第一端为负、第二端为正的电荷，这些电荷能过通过所述第一支路11被泄放。由此可见，当电子雷管处于未通电状态时，所述储能电容C上的电荷能够被泄放，因摩擦、电磁感应或松弛极化等因素在所述储能电容C上产生的电荷能够被及时泄放，从而保证所述储能电容C上的能量低于安全阈值。

在电子雷管通电后，若不需要对所述储能电容C充电，则控制所述负电荷泵保持停止工作的状态，使所述N沟道耗尽型MOS管Q1处于导通状态以确保所述储能电容C处于安全阈值内；当需要对所述储能电容C充电时，控制启动所述负电荷泵，此时所述N沟道耗尽型MOS管Q1的栅极电压低于源极电压，所述N沟道耗尽型MOS管Q1截止，之后，控制所述增强型MOS管Q2导通，对所述储能电容C充电，然后控制所述增强型MOS管Q3导通，点火放电。

在本发明的另一个实施例中，具体如图3所示，所述耗尽型MOS管Q1为P沟道耗尽型MOS管，所述电阻R1的一端连接于所述P沟道耗尽型MOS管Q1的漏极，所述电阻R1的另一端连接于所述二极管D的正极，所述正电荷泵直接连接于所述P沟道耗尽型MOS管Q1的栅极，并且通过所述电阻R0连接于所述P沟道耗尽型MOS管Q1的源极，即所述电阻R0连接在所述P沟道耗尽型MOS管Q1的源极和所述正电荷泵之间。

在本实施例中，若电子雷管处于未通电的情况下，所述正电荷泵不工作，所述P沟道耗尽型MOS管Q1的栅极和源极电压相等。由于Q1是P沟道耗尽型MOS管，Q1此时处于导通状态。若所述储能电容C带有第一端为正、第二端为负的电荷，这些电荷能够通过所述第二支路12被泄放；若所述储能电容C带有第一端为负、第二端为正的电荷，这些电荷能过通过所述第一支路11被泄放。由此可见，当电子雷管处于未通电状态时，所述储能电容C上的电荷能够被泄放，因摩擦、电磁感应或松弛极化等因素在所述储能电容C上产生的电荷能够被及时泄放，从而保证所述储能电容C上的能量低于安全阈值。

在电子雷管通电后，若不需要对所述储能电容C充电，则控制所述正电荷泵保持停止工作的状态，使所述P沟道耗尽型MOS管Q1处于导通状态以确保所述储能电容C处于安全阈值内；当需要对所述储能电容C充电时，控制启动所述正电荷泵，此时所述P沟道耗尽型MOS管Q1的栅极电压高于源极电压，所述P沟道耗尽型MOS管Q1截止，之后，控制所述增强型MOS管Q2导通，对所述储能电容C充电，然后控制所述增强型MOS管Q3导通，点火放电。

由此可以看到本发明目的可被充分有效完成，用于解释本发明功能和结构原理的所述实施例已被充分说明和描述，且本发明不受基于这些实施例原理基础上的改变的限制。因此，本发明包括涵盖在附属权利要求书要求范围和精神之内的所有修改。

Claims

1.一种用于电子雷管的储能电容保护电路，其特征在于，包括：

第一支路，所述第一支路设有二极管D；和

2.根据权利要求1所述的用于电子雷管的储能电容保护电路，其特征在于，所述用于电子雷管的储能电容保护电路并联于电子雷管的储能电容C，分别与所述储能电容C的第一端和第二端电连接，其中，所述储能电容C的第一端连接于一个充电电路，所述储能电容C的第二端接地，所述储能电容C还进一步与一个点火放电电路并联，所述二极管D的正极连接于所述储能电容C的第二端，所述二极管D的负极连接于所述储能电容C的第一端。

3.根据权利要求2所述的用于电子雷管的储能电容保护电路，其特征在于，所述耗尽型MOS管Q1为N沟道耗尽型MOS管。

4.根据权利要求3所述的用于电子雷管的储能电容保护电路，其特征在于，所述电阻R0和所述N沟道耗尽型MOS管Q1与一个负电荷泵连接。

5.根据权利要求4所述的用于电子雷管的储能电容保护电路，其特征在于，所述电阻R1的一端连接于所述N沟道耗尽型MOS管Q1的漏极，所述电阻R1的另一端连接于所述二极管D的负极。

6.根据权利要求5所述的用于电子雷管的储能电容保护电路，其特征在于，所述负电荷泵直接连接于所述N沟道耗尽型MOS管Q1的栅极，所述电阻R0连接在所述N沟道耗尽型MOS管Q1的源极和所述负电荷泵之间。

7.根据权利要求2所述的用于电子雷管的储能电容保护电路，其特征在于，所述耗尽型MOS管Q1为P沟道耗尽型MOS管。

8.根据权利要求7所述的用于电子雷管的储能电容保护电路，其特征在于，所述电阻R0和所述P沟道耗尽型MOS管Q1与一个正电荷泵连接。

9.根据权利要求8所述的用于电子雷管的储能电容保护电路，其特征在于，所述电阻R1的一端连接于所述P沟道耗尽型MOS管Q1的漏极，所述电阻R1的另一端连接于所述二极管D的正极。

10.根据权利要求9所述的用于电子雷管的储能电容保护电路，其特征在于，所述正电荷泵直接连接于所述P沟道耗尽型MOS管Q1的栅极，所述电阻R0连接在所述P沟道耗尽型MOS管Q1的源极和所述正电荷泵之间。