CN207442700U - 一种用于电子雷管的非涂药起爆半导体桥的升压驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电子雷管的非涂药起爆半导体桥的升压驱动电路，包括数据输入端INA、数据输入端INB、二极管D1、二极管D2、滤波贮能电容C1、定时器U1、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、二极管D3、二倍压贮能电容C2和半导体桥B1，电阻R1、电阻R2。该升压电路采用两倍升压或三倍升压的方案，可以把略低于20V的电压二倍升压接近40V，或三倍升压到60V。在保证电压充分高，可以有效保证半导体桥发火强度的同时，还能保证响应时间充分短，保证了电子雷管的起爆时间精度。

Description

一种用于电子雷管的非涂药起爆半导体桥的升压驱动电路

技术领域：

本实用新型涉及电子雷管半导体桥领域，特别涉及一种用于电子雷管的非涂药起爆半导体桥的升压驱动电路。

背景技术：

在电子雷管的核心，是用电桥丝发火引燃起爆药实现爆炸功能。由半导体桥作为电桥丝具有安全性好，响应速度快的优点。但是半导体桥发火能量与驱动电压密切相关，在低于20V的电压以下火花太小，必须在表面直接涂上起爆药才能引燃。因为起爆药非常灵敏，在生产过程中表面涂药的工艺操作很不安全。并且涂药之后的产品难以通过振动测试，安全性差。为了保证安全，需要采用非涂药的设计结构，把起爆药用加强帽保护起来，与半导体桥拉开几毫米的距离。只有用35V以上的高电压驱动半导体桥，才可能产生足够大的火花引然起爆药。在一些实际应用中，为了追求可靠性，对高电压甚至要求达到50V以上。然而高电压驱动电子雷管的布线可能出现漏电等安全性问题。另外，用数字化高电压驱动电子雷管对相关元器件的耐压指标提出了更高的要求，给实际产品设计带来困难。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，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一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种用于电子雷管的非涂药起爆半导体桥的升压驱动电路，从而克服上述现有技术中的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于电子雷管的非涂药起爆半导体桥的升压驱动电路，包括数据输入端INA、数据输入端INB、二极管D1、二极管D2、滤波贮能电容C1、定时器U1、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、二极管D3、二倍压贮能电容C2和半导体桥B1，电阻R1、电阻R2；

数据输入端INA与电阻R1电连接，电阻R1与二极管D2的A端、定时器U1的A端电连接；数据输入端INB与电阻R2电连接，电阻R2与二极管D1的A端、定时器U1的B端电连接；

定时器U1的VCC1端与定时器U1的VCC2端、二极管D1的K端、二极管D2的K端、滤波贮能电容C1的+端、二极管D3的A端、开关管Q2的S端电连接；

定时器U1的OUT端与开关管Q1的G端电连接；

定时器U1的GND端与开关管Q1的S端、开关管Q3的S端、滤波贮能电容C1的-端电连接；

定时器U1的TEST端与开关管Q1的D端、开关管Q2的G端、开关管Q3的G端、半导体桥B1的下端电连接；

开关管Q2的D端与开关管Q3的D端、二倍压贮能电容C2的-端电连接；

二极管D3的K端与二倍压贮能电容C2的+端、半导体桥B1的上端电连接。

优选地，技术方案中，还包括电阻R3、开关管Q4、开关管Q5、二极管D5和稳压管D4；

定时器U1的GND端、开关管Q1的S端、开关管Q3的S端、滤波贮能电容C1的-端还与开关管Q5的S端电连接；

二极管D3的K端、二倍压贮能电容C2的+端与电阻R3、开关管Q4的S端、二极管D5的A端电连接后接入半导体桥B1的上端；

定时器U1的TEST端、开关管Q1的D端、开关管Q2的G端、开关管Q3的G端在与半导体桥B1的下端电连接的同时还与稳压管D4的A端、开关管Q5的G端电连接；

电阻R3与开关管Q4的G端、稳压管D4的K端电连接；

开关管Q4的D端与开关管Q5的D端、三倍压贮能电容C3的-端电连接；

二极管D5的K端、半导体桥B1的上端与三倍压贮能电容C3的+端电连接。

优选地，技术方案中，输入端INA和数据输入端INB通过双绞线接入起爆器的输出端，起爆器输出接近20V电压。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的升压电路，采用两倍升压或三倍升压的方案，可以把略低于20V的电压二倍升压接近40V，或三倍升压到60V。在保证电压充分高，可以有效保证半导体桥发火强度的同时，还能保证响应时间充分短，低于0.2微秒，保证了电子雷管的起爆时间精度。

附图说明：

图1为本实用新型的实施方式一的电路图；

图2为本实用新型的实施方式二的电路图。

具体实施方式：

下面对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

实施方式一，如图1所示，用于电子雷管的非涂药起爆半导体桥的二倍升压驱动电路，包括数据输入端INA、数据输入端INB、二极管D1、二极管D2、滤波贮能电容C1、定时器U1、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、二极管D3、二倍压贮能电容C2和半导体桥B1，电阻R1、电阻R2；

数据输入端INA与电阻R1电连接；

数据输入端INB与电阻R2电连接；

电阻R1与二极管D2的A端、定时器U1的A端电连接；

电阻R2与二极管D1的A端、定时器U1的B端电连接；

定时器U1的VCC1端与定时器U1的VCC2端、二极管D1的K端、二极管D2的K端、滤波贮能电容C1的+端、二极管D3的A端、开关管Q2的S端电连接；

定时器U1的OUT端与开关管Q1的G端电连接；

定时器U1的GND端与开关管Q1的S端、开关管Q3的S端、滤波贮能电容C1的-端电连接；

定时器U1的TEST端与开关管Q1的D端、开关管Q2的G端、开关管Q3的G端、半导体桥B1的下端电连接；

开关管Q2的D端与开关管Q3的D端、二倍压贮能电容C2的-端电连接；

二极管D3的K端与二倍压贮能电容C2的+端、半导体桥B1的上端电连接；

从起爆器发出接近20V电压的数字化控制指令采用双绞线差动输入到数据输入端INA和数据输入端INB，传入定时器U1，同时二极管D1和二极管D2整流数字化控制指令可以获得为电路供电的电源，滤波贮能电容C1两端可以获得接近20V电压。

该实施例的工作原理为：在线路已联接好尚未引爆时，定时器U1的OUT端向开关管Q1的G端输出低电压，使开关管Q1截止，接近20V的电压通过二极管D3和半导体桥B1加在开关管Q2和开关管Q3的G端，使开关管Q2截止的同时让开关管Q3导通，实现二倍压贮能电容C2与滤波贮能电容C1并联，因此二倍压贮能电容C2可以充电直到两端电压接近20V电压，定时器U1的TEST端可以检测出半导体桥B1是否断线损坏。

定时器U1收到起爆命令，经过设定的时间延时之后，向开关管Q1的G端输出高电压，使开关管Q1导通，把半导体桥B1的下端与滤波贮能电容C1的负端联接在一起，开关管Q1导通的同时会使开关管Q2导通，并且强制开关管Q3截止，开关管Q2导通时，二倍压贮能电容C2的电压反向加在二极管D3上使二极管D3截止，结果二倍压贮能电容C2与滤波贮能电容C1串联之后一起向半导体桥B1放电，此时加在半导体桥B1上的电压近似等于滤波贮能电容C1与二倍压贮能电容C2相加之和，也就是二倍压接近40V。

实施方式二，如图2所示，用于电子雷管的非涂药起爆半导体桥的三倍升压驱动电路，三倍升压方法包括数据输入端INA、数据输入端INB、整流用的二极管D1、整流用的二极管D2、滤波贮能电容C1、定时器U1、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、二极管D3、二倍压贮能电容C2、电阻R3、稳压管D4、开关管Q4、开关管Q5、二极管D5、三倍压贮能电容C3和半导体桥B1，电阻R1、电阻R2；

数据输入端INA与电阻R1电连接；

数据输入端INB与电阻R2电连接；

电阻R1与二极管D2的A端、定时器U1的A端电连接；

电阻R2与二极管D1的A端、定时器U1的B端电连接；

定时器U1的VCC1端与定时器U1的VCC2端、二极管D1的K端、二极管D2的K端、滤波贮能电容C1的+端、二极管D3的A端、开关管Q2的S端电连接；

定时器U1的OUT端与开关管Q1的G端电连接；

定时器U1的GND端与开关管Q1的S端、开关管Q3的S端、滤波贮能电容C1的-端、开关管Q5的S端电连接；

定时器U1的TEST端与开关管Q1的D端、开关管Q2的G端、开关管Q3的G端、开关管Q5的G端、稳压管D4的A端、半导体桥B1的下端电连接；

开关管Q2的D端与开关管Q3的D端、二倍压贮能电容C2的-端电连接；

二极管D3的K端与二倍压贮能电容C2的+端、电阻R3、开关管Q4的S端、二极管D5的A端电连接；

电阻R3与开关管Q4的G端、稳压管D4的K端电连接；

开关管Q4的D端与开关管Q5的D端、三倍压贮能电容C3的-端电连接；

二极管D5的K端与三倍压贮能电容C3的+端、半导体桥B1的上端电连接。

该实施例的工作原理为：从起爆器发出接近20V电压的数字化控制指令采用双绞线差动输入到数据输入端INA和数据输入端INB，传入定时器U1，同时二极管D1和二极管D2整流数字化控制指令可以获得为电路供电的电源，滤波贮能电容C1两端可以获得接近20V电压。

在线路已联接好尚未引爆时，定时器U1的OUT端向开关管Q1的G端输出低电压，使开关管Q1截止，接近20V的电压通过二极管D3、二极管D5和半导体桥B1加在开关管Q2、开关管Q3、开关管Q5的G端，同时D4和R3把近20伏的电压送到开关管Q4的G端，使开关管Q2和开关管Q4截止的同时让开关管Q3和开关管Q5导通，实现二倍压贮能电容C2、三倍压贮能电容C3都与滤波贮能电容C1并联，因此二倍压贮能电容C2和三倍压贮能电容C3都可以充电直到两端电压接近20V电压，定时器U1的TEST端可以检测出半导体桥B1是否断线损坏。

定时器U1收到起爆命令，经过设定的时间延时之后，向开关管Q1的G端输出高电压，使开关管Q2导通，把半导体桥B1的下端与滤波贮能电容C1的负端联接在一起，开关管Q2导通的同时会强制开关管Q3和开关管Q5截止，并且使开关管Q2导通的同时，开关管Q4因G端电压低于S端也会导通，开关管Q2导通时，二倍压贮能电容C2的电压反向加在二极管D3上使二极管D3截止，开关管Q4导通时，三倍压贮能电容C3的电压反向加在二极管D5上使二极管D5截止，实现二倍压贮能电容C2、三倍压贮能电容C3与滤波贮能电容C1这三个电容串联之后一起向半导体桥B1放电，此时加在半导体桥B1上的电压近似等于三个电容充电终止电压相加之和，也就是三倍压接近60V。

本实用新型提出的升压电路，采用两倍升压或三倍升压的方案，可以把略低于20V的电压二倍升压接近40V，或三倍升压到60V。在保证电压充分高，可以有效保证半导体桥发火强度的同时，还能保证响应时间充分短，低于0.2微秒，保证了电子雷管的起爆时间精度。采用这种电路驱动引爆的非涂药半导体桥电子雷管，不仅生产工艺简单，而且安全性好，更重要的是实现了用低于二十伏特的低电压驱动。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (3)

1.一种用于电子雷管的非涂药起爆半导体桥的升压驱动电路，其特征在于：包括数据输入端INA、数据输入端INB、二极管D1、二极管D2、滤波贮能电容C1、定时器U1、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、二极管D3、二倍压贮能电容C2、半导体桥B1、电阻R1、电阻R2；

数据输入端INA与电阻R1电连接，电阻R1与二极管D2的A端、定时器U1的A端电连接；数据输入端INB与电阻R2电连接，电阻R2与二极管D1的A端、定时器U1的B端电连接；

定时器U1的VCC1端与定时器U1的VCC2端、二极管D1的K端、二极管D2的K端、滤波贮能电容C1的+端、二极管D3的A端、开关管Q2的S端电连接；

定时器U1的OUT端与开关管Q1的G端电连接；

定时器U1的GND端与开关管Q1的S端、开关管Q3的S端、滤波贮能电容C1的-端电连接；

定时器U1的TEST端与开关管Q1的D端、开关管Q2的G端、开关管Q3的G端、半导体桥B1的下端电连接；

开关管Q2的D端与开关管Q3的D端、二倍压贮能电容C2的-端电连接；

二极管D3的K端与二倍压贮能电容C2的+端、半导体桥B1的上端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于电子雷管的非涂药起爆半导体桥的升压驱动电路，其特征在于：还包括电阻R3、开关管Q4、开关管Q5、二极管D5和稳压管D14；

定时器U1的GND端、开关管Q1的S端、开关管Q3的S端、滤波贮能电容C1的-端还与开关管Q5的S端电连接；

二极管D3的K端、二倍压贮能电容C2的+端与电阻R3、开关管Q4的S端、二极管D5的A端电连接后接入半导体桥B1的上端；

定时器U1的TEST端、开关管Q1的D端、开关管Q2的G端、开关管Q3的G端在与半导体桥B1的下端电连接的同时还与稳压管D4的A端、开关管Q5的G端电连接；

电阻R3与开关管Q4的G端、稳压管D4的K端电连接；

开关管Q4的D端与开关管Q5的D端、三倍压贮能电容C3的-端电连接；

二极管D5的K端、半导体桥B1的上端与三倍压贮能电容C3的+端电连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于电子雷管的非涂药起爆半导体桥的升压驱动电路，其特征在于：所述输入端INA和数据输入端INB通过双绞线接入起爆器的输出端，起爆器输出接近20V电压。