CN208443275U - 电子雷管控制芯片 - Google Patents

Abstract

电子雷管控制芯片，包括逻辑控制电路，雷管脚线通过通信接口电路与所述逻辑控制电路相连。所述通信接口电路通过整流桥电路与储能装置和充电电路相连，所述储能装置通过电源管理电路与所述逻辑控制电路相连。所述逻辑控制电路通过充电检测电路、安全放电电路和放电检测电路与储能装置相连，所述储能装置连接点火装置，所述点火装置通过大功率发火开关电路和发火控制电路与所述逻辑控制电路相连，所述逻辑控制电路连接复位电路、欠压保护电路、时钟电路和非易失性存储器。增加一系列模块，更加精准的控制电子雷管的引爆时间和实现控制芯片与电子雷管间的双线无极性连接，使电子雷管的状态可以在线检测。

Description

电子雷管控制芯片

技术领域

本实用新型涉及火工品制造技术领域，尤其是电子雷管控制芯片。

背景技术

在20世纪80年代，澳大利亚、欧洲等发达国家开始研究电子雷管的技术，随着电子技术、微电子技术和信息技术的飞速发展，电子雷管技术取得了很大的进展，至20世纪90年代末，电子雷管开始被投入到试验和市场进行推广。普通的电子雷管采用延期体实现延期爆炸功能，这种设计不仅精度差，且延期的时间也不可进行改变，另外，由于延期体中含有重金属，雷管爆炸后会产生重污染，对环境造成恶劣的影响，并且当前的电子雷管的管理不受控制，很容易被外界人员接触到这种危险品，造成不必要的损失，影响社会安全，所以，就要对电子雷管进行打标编码，而作为电子雷管的核心部件，电子雷管控制芯片会直接影响着电子雷管的性能。

在现有的电子雷管控制芯片的技术中，还会存在一些缺陷，例如：充电过程为不受控制的直接充电过程；电路本身会存在漏电流；非工作状态下，充电输出端的电位处于浮动状态等，上述的弊病会直接影响到电子雷管的使用安全，且因为现有的控制芯片的外部保护和电路本身的保护不完全，会造成经济损失和危害人身安全。所以，就需设计一种保护措施更为完全和完善整个控制芯片电路的电子雷管控制芯片。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以防止电子雷管误爆炸的电子雷管控制芯片。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

电子雷管控制芯片，包括：

逻辑控制电路，用于接收各个电路的指令，来向控制芯片外部的点火装置发送引爆命令，和向控制芯片外部的储能装置发送充放电指令；

储能装置，所述储能装置通过电源管理电路和所述逻辑控制电路连接，所述的储能装置包括储能装置一和储能装置二，所述的储能装置一和储能装置二分别设有一个电容，所述电源管理电路包括低压转换电路和基准电压、基准电流生成电路，用于将所述储能装置中的电能反馈给所述逻辑控制电路，所述储能装置设于控制芯片的外部，用于接收控制芯片内的电路充放电指令，储电和放电；

点火装置，所述点火装置连接所述储能装置，用于引爆雷管；

大功率发火开关电路，所述的大功率发火开关电路的一端连接所述点火装置，另一端通过发火控制电路和所述逻辑控制电路连接，所述逻辑控制电路发出发火指令经过发火控制电路传输至大功率发火开关电路中，开启点火装置，引爆雷管；

充电电路，所述充电电路一端连接所述逻辑控制电路，另一端连接所述储能装置，所述逻辑控制电路给所述充电电路发送充电指令，给储能装置充电；

欠压保护电路，所述欠压保护电路连接所述逻辑控制电路，用于维持电压异常时的控制芯片的安全状态。

优选的，所述的电子雷管控制芯片还包括：

雷管脚线，所述雷管脚线连接有通信接口电路，用于充当控制芯片的电源，也收发控制芯片的信号；

整流桥电路，所述整流桥电路通过通信接口电路与所述雷管脚线连接，所述通信接口电路连接所述逻辑控制电路，所述通信接口电路包括数据接收模块和数据发送模块，用于给逻辑控制电路输送指令，整流桥电路用于整流来自所述通信接口电路传输来的电信号，再发送至所述充电电路中；

非易失性存储器，所述的非易失性存储器连接所述逻辑控制电路，用于存储逻辑控制电路中的数据指令；

复位电路，所述的复位电路连接所述的逻辑控制电路，用于将控制芯片的现在工作状态复位至初始状态，使所有的状态和内部寄存器均复位；

时钟电路，所述的时钟电路连接所述逻辑控制电路，用于设置雷管的引爆时间；

充电检测电路，所述充电检测电路的一端和所述逻辑控制电路相连，另一端与所述储能装置相连，用于检测充电电压，并将该充电电压值输送给所述逻辑控制电路；

安全放电电路，所述安全放电电路的一端和所述逻辑控制电路相连，另一端和所述储能装置相连，当电源管理电路的输出电压过低时，通过BUS发送放电指令，通过安全放电电路中的开关直接释放储能装置中的电能；

放电检测电路，所述放电检测电路的一端和所述逻辑控制电路相连，另一端与所述储能装置相连，用于检测放电电压，并将该放电电压值传输给所述逻辑控制电路；

发火检测电路，所述发火检测电路的一端连接所述逻辑控制电路，另一端连接所述点火装置，用于检测发火装置端电压是否达到预设值来判断发火装置是否正常。

优选的，所述的充电电路包括充电控制电路、电压转换电路、充电开关电路和二极管，所述的充电开关电路的一端通向所述储能装置，所述的充电控制电路与电压转换电路连接通向所述逻辑控制电路。

优选的，所述的充电控制电路为NMOS管二，所述的充电开关电路为PMOS 管，所述电压转换电路由电流源和电阻组成，所述NMOS管二的栅极连接所述逻辑控制电路，所述NMOS管二的源极和衬底连接所述电流源的负极，所述电流源的正极接地，所述NMOS管二的漏极连接所述PMOS管的栅极，所述PMOS 管的源极和衬底与电阻的一端相连并连接至所述整流桥电路，该端还通过二极管一与所述储能装置一的一端相连，所述的储能装置一另一端接地，所述储能装置一其余的一端通向所述电源管理电路的一端，所述电源管理电路的另外一端接地，所述PMOS管的漏极连接二极管二并与所述控制芯片外部的储能装置二相连。

优选的，所述的大功率发火开关电路为NMOS管一，所述NMOS管一的栅极和所述发火控制电路相连，所述NMOS管一的源极接地，所述NMOS管一的漏极通向所述点火装置，所述的大功率发火开关电路可以内置于所述控制芯片，亦可外置于所述控制芯片。

优选的，所述的欠压保护电路包括迟滞比较器、第二电阻和第一电阻，所述第一电阻一端接地，另一端接所述迟滞比较器的输入端，所述第二电阻一端接高电平，另一端接所述迟滞比较器的输入端，所述的迟滞比较器的输出端通向所述逻辑控制电路。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型通过改进充电电路的端口连接方式，来完善整个控制芯片的工作过程，通过增加欠压保护电路、充电检测电路、发火检测电路和放电检测电路来提高控制芯片的安全性能，为电子雷管的引爆提供了保障。

2、本实用新型通过增加高压储能模块、电压转换电路等模块，来更加精准的控制电子雷管的引爆时间和实现控制芯片与电子雷管间的双线无极性连接，使起爆过程可控制，延长了原有的控制芯片的起爆时间，使电子雷管的状态可以在线检测，提高了安全性。

3、本实用新型增设了大功率发火开关电路，此电路可以置于控制芯片的内部，亦可外置于控制芯片，增加了控制芯片的实用性，扩大了应用范围。

附图说明

图1是本实用新型的总体框图；

图2是本实用新型的大功率发火开关电路的电路示意图；

图3是本实用新型的欠压保护电路的电路示意图；

图4是本实用新型的充电电路的电路示意图。

图中：10、通信接口电路；20、整流桥电路；30、电源管理电路；40、充电电路；50、充电检测电路；60、安全放电电路；70、放电检测电路；80、大功率发火开关电路；90、发火控制电路；100、发火检测电路；110、逻辑控制电路；120、非易失性存储器；130、复位电路；140、欠压保护电路；141、迟滞比较器；150、时钟电路；160、储能装置；161、储能装置一；162、储能装置二；170、点火装置；180、雷管脚线；191、二极管一；192、二极管二；200、电阻；201、第一电阻；202、第二电阻；211、NMOS管一；212、NMOS 管二；213、PMOS管。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

如图1所示，本实用新型所述的电子雷管控制芯片，包括逻辑控制电路 110，逻辑控制电路110用于接收各个电路的指令，来向控制芯片外部的点火装置170发送引爆命令，和向控制芯片外部的储能装置160发送充放电指令，雷管脚线180通过通信接口电路10与所述逻辑控制电路110相连。所述的通信接口电路10还包括数据接收模块和数据发送模块。通过增设上述的模块，使控制芯片的精确度得到提高，完善了现有的控制芯片的工作过程。所述雷管脚线180用于充当控制芯片的电源，也收发控制芯片的信号。通信接口电路10用于给逻辑控制电路110输送指令。所述通信接口电路10通过整流桥电路20与储能装置160和充电电路40相连，整流桥电路20用于整流来自所述通信接口电路10传输来的电信号，再发送至充电电路40中。所述储能装置160通过电源管理电路30与所述逻辑控制电路110相连，所述的电源管理电路30还包括低压转换电路和基准电压、基准电流生成电路，电源管理电路 30用于将所述储能装置160中的电能反馈给所述逻辑控制电路110，所述储能装置160设于控制芯片的外部，包括储能装置一161和储能装置二162，每个储能装置设有一个电容，用于接收控制芯片内的电路充放电指令。所述逻辑控制电路110通过充电检测电路50、安全放电电路60和放电检测电路70 与储能装置160相连，所述充电检测电路50用于比较在控制芯片充电时，充电检测电路50两端的电压与所述的逻辑控制电路110中预设的电压值是否一致，来检测充电时芯片的工作状态。所述的安全放电电路60用于当电源管理电路30的输出电压过低时，通过BUS发送放电指令，打开安全放电电路60 中的开关直接释放储能装置160中的电能。所述放电检测电路70用于比较在控制芯片放电时，放电检测电路70两端的电压与所述的逻辑控制电路110中预设的电压值是否一致，来检测放电时芯片的工作状态。所述储能装置160 连接点火装置170，所述点火装置170通过大功率发火开关电路80和发火控制电路90与所述逻辑控制电路110相连，所述逻辑控制电路110连接复位电路130、欠压保护电路140、时钟电路150和非易失性存储器120。所述的复位电路130用于将控制芯片的初始状态清除至默认值，使所有的状态和内部寄存器均复位。所述的时钟电路150用于设置雷管的引爆时间。所述的非易失性存储器120用于存储逻辑控制电路110中的数据指令，不易丢失。所述的欠压保护电路140用于维持电压异常时的控制芯片的安全状态。

如图2所示，所述的大功率发火开关电路80为NMOS管一211，所述NMOS 管一211的栅极和所述发火控制电路90相连，所述NMOS管一211的源极接地，所述NMOS管一211的漏极通向所述点火装置170，所述的大功率发火开关电路80可以内置于所述控制芯片，亦可外置于所述控制芯片，此举增加了控制芯片的实用性，扩大了应用范围。

如图3所示，所述的欠压保护电路140包括迟滞比较器141、第二电阻 202和第一电阻201，所述第一电阻201一端接地，另一端接所述迟滞比较器 141的输入端，所述第二电阻202一端接高电平，另一端接所述迟滞比较器141的输入端，所述的迟滞比较器141的输出端通向所述逻辑控制电路110。所述的欠压保护电路140的作用为：用迟滞比较器141比较各个端口的电压，当电源管理电路30的输出电压低于一定值或电压异常的时候锁定各个输出端，来保持电子雷管的静止状态，其内部算法由逻辑控制电路110进行实现。

如图4所示，所述的充电电路40包括充电控制电路、电压转换电路、充电开关电路和二极管，所述的充电开关电路的一端连接二极管共同通向所述控制芯片外部的储能装置160，所述的充电控制电路与电压转换电路连接通向所述逻辑控制电路110，所述的充电控制电路为NMOS管二212，所述的充电开关电路为PMOS管213，所述电压转换电路由电流源和电阻200组成，所述 NMOS管二212的栅极连接所述逻辑控制电路110，所述NMOS管二212的源极和衬底连接所述电流源的负极，所述电流源的正极接地，所述NMOS管二212 的漏极连接所述PMOS管213的栅极，所述PMOS管213的源极和衬底与电阻 200的一端相连并连接至所述整流桥电路20，该端还通过二极管一191与所述控制芯片外部的储能装置一161的一端相连，所述的储能装置一161另一端接地，所述储能装置一161其余的一端通向所述电源管理电路30的一端，所述电源管理电路30的另外一端接地，所述PMOS管213的漏极连接二极管二192通向储能装置二162。因为整流桥输出是高电压，而控制信号是低电压，所以要设置一个PMOS管213、一个NMOS管二212、一个电阻200和一个二极管二192，PMOS管213是一个开关，二极管二192为了防止电流的倒灌，当 NMOS管二212关闭时，PMOS管213关闭，此时，不输出电流；当NMOS管二 212开启时，电阻200上产生(电流*电阻200)的电压，PMOS管213开启，输出电流。

具体实施时，雷管脚线180上电后，通过整流桥电路20的整流，给储能装置一161充电，电源管理电路30工作，然后逻辑控制电路110执行上电逻辑，再由雷管脚线180发送各种指令，做充电检测、放电检测、发火检测等等，通过时钟电路150给雷管设置起爆时间，欠压保护电路140会保护控制芯片的电压值处于正常状态，然后进行高压充电，雷管脚线180发送起爆信号，经过发火控制电路90和大功率发火开关电路80，大功率发火开关打开，点火装置170从储能装置160释放能量，引爆雷管。

本实用新型通过改进充电电路的端口连接方式，来完善整个控制芯片的工作过程，通过增加欠压保护电路、充电检测电路、发火检测电路和放电检测电路来提高控制芯片的安全性能，为电子雷管的引爆提供了保障。增加高压储能模块、电压转换电路等模块来精准控制电子雷管的引爆时间和实现控制芯片与电子雷管间的双线无极性连接，使起爆过程可控制，延长了原有的控制芯片的起爆时间，使电子雷管的状态可以在线检测，提高了安全性。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (6)

1.电子雷管控制芯片，其特征在于，包括：

逻辑控制电路(110)，用于接收各个电路的指令，来向控制芯片外部的点火装置(170)发送引爆命令，和向控制芯片外部的储能装置(160)发送充放电指令；

储能装置(160)，所述储能装置(160)通过电源管理电路(30)和所述逻辑控制电路(110)连接，所述的储能装置(160)包括储能装置一(161)和储能装置二(162)，所述的储能装置一(161)和储能装置二(162)分别设有一个电容，所述电源管理电路(30)包括低压转换电路和基准电压、基准电流生成电路，用于将所述储能装置(160)中的电能反馈给所述逻辑控制电路(110)，所述储能装置(160)设于控制芯片的外部，用于接收控制芯片内的电路充放电指令，储电和放电；

点火装置(170)，所述点火装置(170)连接所述储能装置(160)，用于引爆雷管；

大功率发火开关电路(80)，所述的大功率发火开关电路(80)的一端连接所述点火装置(170)，另一端通过发火控制电路(90)和所述逻辑控制电路(110)连接，所述逻辑控制电路(110)发出发火指令经过发火控制电路(90)传输至大功率发火开关电路(80)中，开启点火装置(170)，引爆雷管；

充电电路(40)，所述充电电路(40)一端连接所述逻辑控制电路(110)，另一端连接所述储能装置(160)，所述逻辑控制电路(110)给所述充电电路(40)发送充电指令，给储能装置(160)充电；

欠压保护电路(140)，所述欠压保护电路(140)连接所述逻辑控制电路(110)，用于维持电压异常时的控制芯片的安全状态。

2.根据权利要求1所述的电子雷管控制芯片，其特征在于：所述的电子雷管控制芯片还包括：

雷管脚线(180)，所述雷管脚线(180)连接有通信接口电路(10)，用于充当控制芯片的电源，也收发控制芯片的信号；

整流桥电路(20)，所述整流桥电路(20)通过通信接口电路(10)与所述雷管脚线(180)连接，所述通信接口电路(10)连接所述逻辑控制电路(110)，所述通信接口电路(10)包括数据接收模块和数据发送模块，用于给逻辑控制电路(110)输送指令，整流桥电路(20)用于整流来自所述通信接口电路(10)传输来的电信号，再发送至所述充电电路(40)中；

非易失性存储器(120)，所述的非易失性存储器(120)连接所述逻辑控制电路(110)，用于存储逻辑控制电路(110)中的数据指令；

复位电路(130)，所述的复位电路(130)连接所述的逻辑控制电路(110)，用于将控制芯片的现在工作状态复位至初始状态，使所有的状态和内部寄存器均复位；

时钟电路(150)，所述的时钟电路(150)连接所述逻辑控制电路(110)，用于设置雷管的引爆时间；

充电检测电路(50)，所述充电检测电路(50)的一端和所述逻辑控制电路(110)相连，另一端与所述储能装置(160)相连，用于检测充电电压，并将该充电电压值输送给所述逻辑控制电路(110)；

安全放电电路(60)，所述安全放电电路(60)的一端和所述逻辑控制电路(110)相连，另一端和所述储能装置(160)相连，当电源管理电路(30)的输出电压过低时，通过BUS发送放电指令，通过安全放电电路(60)中的开关直接释放储能装置(160)中的电能；

放电检测电路(70)，所述放电检测电路(70)的一端和所述逻辑控制电路(110)相连，另一端与所述储能装置(160)相连，用于检测放电电压，并将该放电电压值传输给所述逻辑控制电路(110)；

发火检测电路(100)，所述发火检测电路(100)的一端连接所述逻辑控制电路(110)，另一端连接所述点火装置(170)，用于检测发火装置端电压是否达到预设值来判断发火装置是否正常。

3.根据权利要求2所述的电子雷管控制芯片，其特征在于：所述的充电电路(40)包括充电控制电路、电压转换电路、充电开关电路和二极管，所述的充电开关电路的一端通向所述储能装置(160)，所述的充电控制电路与电压转换电路连接通向所述逻辑控制电路(110)。

4.根据权利要求3所述的电子雷管控制芯片，其特征在于：所述的充电控制电路为NMOS管二(212)，所述的充电开关电路为PMOS管(213)，所述电压转换电路由电流源和电阻(200)组成，所述NMOS管二(212)的栅极连接所述逻辑控制电路(110)，所述NMOS管二(212)的源极和衬底连接所述电流源的负极，所述电流源的正极接地，所述NMOS管二(212)的漏极连接所述PMOS管(213)的栅极，所述PMOS管(213)的源极和衬底与电阻(200)的一端相连并连接至所述整流桥电路(20)，该端还通过二极管一(191)与所述储能装置一(161)的一端相连，所述的储能装置一(161)另一端接地，所述储能装置一(161)其余的一端通向所述电源管理电路(30)的一端，所述电源管理电路(30)的另外一端接地，所述PMOS管(213)的漏极连接二极管二(192)并与所述控制芯片外部的储能装置二(162)相连。

5.根据权利要求1所述的电子雷管控制芯片，其特征在于：所述的大功率发火开关电路(80)为NMOS管一(211)，所述NMOS管一(211)的栅极和所述发火控制电路(90)相连，所述NMOS管一(211)的源极接地，所述NMOS管一(211)的漏极通向所述点火装置(170)，所述的大功率发火开关电路(80)可以内置于所述控制芯片，亦可外置于所述控制芯片。

6.根据权利要求1所述的电子雷管控制芯片，其特征在于：所述的欠压保护电路(140)包括迟滞比较器(141)、第二电阻(202)和第一电阻(201)，所述第一电阻(201)一端接地，另一端接所述迟滞比较器(141)的输入端，所述第二电阻(202)一端接高电平，另一端接所述迟滞比较器(141)的输入端，所述的迟滞比较器(141)的输出端通向所述逻辑控制电路(110)。