CN214950933U - 一种点火电压可切换的电子雷管控制芯片及点火控制电路 - Google Patents

Abstract

一种点火电压可切换的电子雷管控制芯片，其特征在于，包括：充电及点火控制逻辑、受控开关一、二极管、受控开关二；其中所述充电及点火控制逻辑连接的所述受控开关一和所述受控开关二，用于控制其开关操作；所述受控开关一的一端连接到直流电源端以及第一工作电容端，另外一端连接到所述二极管正极端；所述二极管的负极端连接到第一点火电容端；以及所述受控开关二的一端接地，其另一端连接到第二点火电容端。

Description

一种点火电压可切换的电子雷管控制芯片及点火控制电路

技术领域

本实用新型涉及火工品制造技术领域，尤其是点火电压可切换的电子雷管控制芯片及点火控制电路。

背景技术

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。传统方式中电子雷管起爆性能与点火电容的储能量正相关。电子雷管起爆可靠性受点火电容的储能量影响，点火电容储能充足时可使用低感度药头；点火电容储能不足时，为保证起爆可靠性，必须使用高感度药头。但是传统方案中存在较多的缺点，如电子雷管的电子雷管模块、包括点火电容、连同引火药头，需要一起装入雷管管壳中，所以点火电容的外型尺寸要尽可能小，但必须保证要有足够的能量能够维持电子模块的工作、电子雷管100％发火并成功引爆雷管；加大点火电容的标称容值，可导致电容体积的增大、会使电子雷管模块的整体体积变大，但受到雷管壳体直径的限制；现有部分电子雷管方案选择低感度药头、点火电容为大容值电解电容，电解电容为插脚封装、因体积过大而只能卧倒平放、悬空在电子控制模块PCB板之外来解决直径大的问题。电解电容悬空安装的结构导致生产过程复杂、同时电容容值的加大提高了模块的成本；提高起爆电压，需要提高点火电容标称耐压值，会使成本增加。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺点，本实用新型提出了一种点火电压可切换的电子雷管控制芯片，以克服现有技术中存在的缺陷。

在本上下文中，本实用新型期望提供一种点火电压可切换的电子雷管控制芯片。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种点火电压可切换的电子雷管控制芯片101，其特征在于，包括：充电及点火控制逻辑15、受控开关一12、二极管13、受控开关二14；其中所述充电及点火控制逻辑15 连接的所述受控开关一12和所述受控开关二14，用于控制其开关操作；所述受控开关一12的一端连接到直流电源端以及第一工作电容端，另外一端连接到所述二极管13正极端；所述二极管13的负极端连接到第一点火电容端；以及所述受控开关二14的一端接地，其另一端连接到第二点火电容端。

其中还包括连接到所述直流电源端的全桥整流电路11，所述全桥整流电路11另一端接地，并且所述全桥整流电路11的输入端连接到交流电源。

在高压充电前，所述充电及点火控制逻辑15控制所述受控开关一12断开；在高压充电时，所述充电及点火控制逻辑15控制所述受控开关一12和受控开关二14闭合。

还包括点火电容21、受控开关三22、工作电容23、引火元件31以及受控开关四32；所述电子雷管控制芯片101的所述第一点火电容端连接到所述点火电容21的一端以及引火元件31的一端；所述电子雷管控制芯片101的第二点火电容端连接到所述点火电容21的另一端，以及所述受控开关三22 的第一端；所述电子雷管控制芯片101的第一工作电容端连接到所述受控开关三22的第二端以及工作电容23的一端，所述工作电容23的另一端接地；所述引火元件31的另一端连接到所述受控开关四32的一端，所述受控开关四32的另一端接地；以及所述电子雷管控制芯片101中的充电及点火控制逻辑15还连接到所述受控开关三22和所述受控开关四32，用控制其开关操作。

在高压充电前，所述充电及点火控制逻辑15还控制所述受控开关三22 和所述受控开关四32断开；在高压充电时，所述充电及点火控制逻辑15还控制所述受控开关三22断开和控制所述受控开关四32断开；在预点火完成后，所述充电及点火控制逻辑15根据点火所需的电压控制所述受控开关三 22闭合或断开，以及根据点火所需的电压控制所述受控开关二14断开或闭合，以及控制所述受控开关四32断开；在起爆时，所述充电及点火控制逻辑 15控制所述受控开关四32闭合。

所述全桥整流电路11用于对所述点火电容21和所述工作电容23高压充电。

所述电子雷管控制芯片(101)的电源端还可以连接到直流电源。

本实用新型通过在两电容高压充电充满后，电子雷管芯片内的控制逻辑通过开关的调整，将两个电容由并接方式、切换为串接模式，即将点火电容负极的芯片内部接地开关断开、再通过外部开关连接到工作电容的正极，此时引火元件的电压升高为两个并联电容电压之和，从而获得约两倍的高压电压，实现引火元件的电压提升。相比较于现有技术存在如下优点：

(1)两电容切换为串接时间只有数秒，可减少外部环境产生电磁干扰的可能性，降低误爆风险。

(2)通过采用低感度药头，电子雷管生产、储存运输环节安全性高。

(3)如果两电容串接切换后的起爆总储能量裕量充足时，可以适当降低总线的高压充电电压、进而降低电容标称耐压值，降低电容成本。

(4)如果两电容串接切换后的起爆总储能量裕量充足时，可以适当降低电容的容值，降低电容成本。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，其中：

图1示意性地示出了高压充电前控制电路状态示意图；

图2示意性地示出了高压充电时控制电路状态示意图；

图3示意性地示出了预点火完成后控制电路状态示意图；

图4示意性地示出了起爆时控制电路状态示意图。

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本实用新型的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本实用新型的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明原理和精神。

如图1-4所示，本实用新型所述的点火电压可切换的电子雷管控制芯片 101，包括：充电及点火控制逻辑15、受控开关一12、二极管13、受控开关二14；其中所述充电及点火控制逻辑15连接的所述受控开关一12和所述受控开关二14，用于控制其开关操作；所述受控开关一12的一端连接到直流电源端以及第一工作电容端，另外一端连接到所述二极管13正极端；所述二极管13的负极端连接到第一点火电容端；以及所述受控开关二14的一端接地，其另一端连接到第二点火电容端。

其中还包括连接到所述直流电源端的全桥整流电路11，所述全桥整流电路11另一端接地，并且所述全桥整流电路11的输入端连接到交流电源。还包括点火电容21、受控开关三22、工作电容23、引火元件31以及受控开关四32；所述电子雷管控制芯片101的所述第一点火电容端连接到所述点火电容21的一端以及引火元件31的一端；所述电子雷管控制芯片101的第二点火电容端连接到所述点火电容21的另一端，以及所述受控开关三22的第一端；所述电子雷管控制芯片101的第一工作电容端连接到所述受控开关三22 的第二端以及工作电容23的一端，所述工作电容23的另一端接地；所述引火元件31的另一端连接到所述受控开关四32的一端，所述受控开关四32的另一端接地；以及所述电子雷管控制芯片101中的充电及点火控制逻辑15还连接到所述受控开关三22和所述受控开关四32，用控制其开关操作，并且电子雷管控制芯片101使用的是低感度药头。

具体地，如图1所示为高压充电前控制电路状态示意图。充电及点火控制逻辑15控制受控开关一12打开、受控开关二14闭合，受控开关三22打开、受控开关四32打开，其中受控开关一12和受控开关二14为内置在电子雷管芯片内的内置受控开关，受控开关三22和受控开关四32连接在外接于电子雷管芯片101的外接点火控制电路上。当电子雷管芯片101处于高压充电前时，点火电容21未充电，内置全桥整流电路11对芯片工作供电电容23 充电，维持电子雷管芯片101工作。

如图2所示为高压充电时控制电路状态示意图，电子雷管芯片101接收起爆器的“高压充电”命令后，充电及点火控制逻辑15控制受控开关一12 闭合、受控开关二14闭合，受控开关三22打开、受控开关四32打开，此时，内置全桥整流电路11对点火电容21以及芯片工作供电电容23高压充电，并且点火电容21与芯片工作供电电容23被充电到相同电压。

如图3为预点火完成后控制回路状态示意图，电子雷管芯片101接收起爆器的“预点火”命令后，充电及点火控制逻辑15控制受控开关一12闭合、受控开关二14打开，受控开关三22闭合、受控开关四32打开，此时，点火电容21充电完成、芯片工作供电电容23充电完成，并且将点火电容21和工作电容23切换为串联连接，内置二极管13可以预防点火电容21反向漏电，则完成高压预点火，即由串联的点火电容(21)和工作电容(23)共同提供电压。另一实施例，当所述受控开关三(22)断开，所述受控开关二(14) 保持闭合、和所述受控开关四(32)断开，则此时完成低电压预点火，即仅仅由点火电容(21)提供电压。因此，可以通过切换不同的受控开关的状态以使得可以根据实际情况选择不同的电压。

如图4为起爆时控制回路状态示意图，电子雷管芯片101接收起爆器的“起爆”命令后，充电及点火控制逻辑15控制受控开关一12闭合、受控开关二14打开，受控开关三22闭合、受控开关四32闭合，此时，电容为点火电容21与芯片工作供电电容23串联的总储能电容，通过受控开关四32对引火元件32放电、引爆药头，起爆雷管。另一实施例，接收“起爆”命令后起动延期时间，延期时间结束后，起爆电路接通总储能电容与引火元件的开关，总储能电容对引火元件放电、引爆药头，完成雷管起爆。

本实用新型通过提供一种电子雷管在不增加点火电容容值和充电电压条件下，使用低感度药头的电子雷管芯片、及其外围控制电路的设计方案，可以通过使用充电及点火控制逻辑15对各个受控开关的控制，以使得可以切换点火电压，充分利用总储能量，不增加电容体积，提高点火能力。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和 /或结合均落入本公开的范围。

虽然已经参考若干具体实施方式描述了本实用新型的精神和原理，但是应该理解，本实用新型并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本实用新型旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (7)

1.一种点火电压可切换的电子雷管控制芯片(101)，其特征在于，包括：

充电及点火控制逻辑(15)、受控开关一(12)、二极管(13)、受控开关二(14)；

其中所述充电及点火控制逻辑(15)连接的所述受控开关一(12)和所述受控开关二(14)，用于控制其开关操作；

所述受控开关一(12)的一端连接到直流电源端以及第一工作电容端，另外一端连接到所述二极管(13)正极端；

所述二极管(13)的负极端连接到第一点火电容端；以及

所述受控开关二(14)的一端接地，其另一端连接到第二点火电容端。

2.根据权利要求1所述的电子雷管控制芯片(101)，其中还包括连接到所述直流电源端的全桥整流电路(11)，所述全桥整流电路(11)另一端接地，并且所述全桥整流电路(11)的输入端连接到交流电源。

3.根据权利要求1所述的电子雷管控制芯片(101)，其中：

在高压充电前，所述充电及点火控制逻辑(15)控制所述受控开关一(12)断开；

在高压充电时，所述充电及点火控制逻辑(15)控制所述受控开关一(12)和受控开关二(14)闭合。

4.一种点火控制电路，其特征在于，包括：

根据权利要求1-3中的任何一项所述的电子雷管控制芯片(101)、点火电容(21)、受控开关三(22)、工作电容(23)、引火元件(31)以及受控开关四(32)；

所述电子雷管控制芯片(101)的所述第一点火电容端连接到所述点火电容(21)的一端以及引火元件(31)的一端；

所述电子雷管控制芯片(101)的第二点火电容端连接到所述点火电容(21)的另一端，以及所述受控开关三(22)的第一端；

所述电子雷管控制芯片(101)的第一工作电容端连接到所述受控开关三(22)的第二端以及工作电容(23)的一端，所述工作电容(23)的另一端接地；

所述引火元件(31)的另一端连接到所述受控开关四(32)的一端，所述受控开关四(32)的另一端接地；以及

所述电子雷管控制芯片(101)中的充电及点火控制逻辑(15)还连接到所述受控开关三(22)和所述受控开关四(32)，用控制其开关操作。

5.根据权利要求4所述点火控制电路，其特征在于，其中：

在高压充电前，所述充电及点火控制逻辑(15)还控制所述受控开关三(22)和所述受控开关四(32)断开；

在高压充电时，所述充电及点火控制逻辑(15)还控制所述受控开关三(22)断开和控制所述受控开关四(32)断开；

在预点火完成后，所述充电及点火控制逻辑(15)根据点火所需的电压控制所述受控开关三(22)闭合或断开，以及根据点火所需的电压控制所述受控开关二(14)断开或闭合，以及控制所述受控开关四(32)断开；

在起爆时，所述充电及点火控制逻辑(15)控制所述受控开关四(32)闭合。

6.根据权利要求4或5所述点火控制电路，其特征在于，全桥整流电路(11)用于同时对所述点火电容(21)和所述工作电容(23)充电。

7.根据权利要求4或5所述点火控制电路，其特征在于，所述电子雷管控制芯片(101)的电源端还可以连接到直流电源。

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