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使用鉭電容器的引爆系統(tǒng)與傳統(tǒng)雷管對(duì)比有何優(yōu)勢(shì)?

發(fā)布時(shí)間:2023-11-13 來(lái)源:Vishay 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】與任何電子設(shè)備一樣,引爆系統(tǒng)需要內(nèi)部電源為系統(tǒng)控制器 (MCU) 供電并為點(diǎn)火電容充電。為了確保正確定時(shí)、可靠引爆,需要使用電容器作引爆元件的儲(chǔ)能器件。與其他電容技術(shù)相比,模塑鉭 (MnO2) 電容器能夠儲(chǔ)存電荷(低漏電流),能量密度高,是電子引爆系統(tǒng)的理想選擇,可留出更多時(shí)間,釋放更大電壓確保正確起爆。對(duì)于開(kāi)發(fā)和制造電子引爆系統(tǒng)以滿足采礦應(yīng)用需求的公司,本文將為大家介紹鉭電容器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。


對(duì)于現(xiàn)代引爆系統(tǒng)來(lái)說(shuō),模塑鉭 (MnO2) 電容器具有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。首先,與鋁電解電容器不同,它們具有這些小型系統(tǒng)所需的高容量。其次,與多層陶瓷片式 (MLCC) 電容器不同,鉭電容器在電壓、溫度和機(jī)械應(yīng)力下性能非常穩(wěn)定。Vishay 提供完整的模塑片式固體鉭電容器產(chǎn)品組合,容量從 0.1 μF 至 1 mF,電壓從 2 V 至 75 V,采用多種外型尺寸封裝。


簡(jiǎn)介


引爆系統(tǒng)是采礦、拆除和采石的關(guān)鍵部件。幾十年來(lái),傳統(tǒng)雷管一直是首選解決方案。盡管這些系統(tǒng)可靠且相對(duì)便宜,但它們有明顯缺點(diǎn),包括設(shè)置時(shí)間長(zhǎng),部署不當(dāng)可能會(huì)給用戶和制造商帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。隨著新技術(shù)的進(jìn)步,電子采礦引爆系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn),大大縮短了設(shè)置時(shí)間并提高了安全性。正在開(kāi)發(fā)中的下一代引爆系統(tǒng)配備潛艇在海面以下數(shù)百米使用的無(wú)線通信技術(shù)。這些下一代系統(tǒng)不再受物理連接的限制,可以穿過(guò)巖石、水和空氣以無(wú)線方式可靠傳遞起爆信號(hào)。


與任何電子設(shè)備一樣,引爆系統(tǒng)需要內(nèi)部電源為系統(tǒng)控制器 (MCU) 供電并為點(diǎn)火電容充電。為了確保正確定時(shí)、可靠引爆,需要使用電容器作引爆元件的儲(chǔ)能器件。與其他電容技術(shù)相比,模塑鉭 (MnO2) 電容器能夠儲(chǔ)存電荷(低漏電流),能量密度高,是電子引爆系統(tǒng)的理想選擇,可留出更多時(shí)間,釋放更大電壓確保正確起爆。對(duì)于開(kāi)發(fā)和制造電子引爆系統(tǒng)以滿足采礦應(yīng)用需求的公司,本文將為大家介紹鉭電容器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。


雷管設(shè)計(jì)


現(xiàn)代電子雷管包括適用于各種爆炸應(yīng)用并且精確一致引爆的延時(shí)模塊。隨著可控性提高,最佳時(shí)間起爆的安全性也相應(yīng)提高。


有線電子雷管簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)如下圖所示。


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電子雷管的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)絕緣頭,用于防止外部或瞬變電壓意外點(diǎn)燃起爆藥;延時(shí)模塊提供來(lái)自主控制器的點(diǎn)火信號(hào);以及由點(diǎn)火器、起爆藥和擴(kuò)爆藥組成的引爆系統(tǒng)。


在延時(shí)模塊內(nèi)部,MCU 將信號(hào)傳遞給每個(gè)電容器觸發(fā)點(diǎn)火。


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根據(jù)設(shè)計(jì),可采用一個(gè)或兩個(gè)儲(chǔ)能電容提供點(diǎn)火。因此,電容器起著重要作用。然而,電容技術(shù)多種多樣,針對(duì)電子雷管的電容器又該如何選擇呢?


電容器選型


使用龐大的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器將高電壓(28 V 或更高)轉(zhuǎn)換為低電壓(3.3 V 至 5 V)用于 MCU 的工作是不切實(shí)際的,而電容器則是理想選擇。由于尺寸、成本和/或穩(wěn)定性問(wèn)題,鋁、薄膜、大電流功率薄膜和液鉭等技術(shù)不是最佳選擇。因此,我們推薦兩種電容器技術(shù):固體鉭或多層陶瓷片式 (MLCC) 電容器。請(qǐng)參閱 Vishay 的電容圖,比較每種技術(shù)的電壓-容量范圍。


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盡管 MLCC 具有多種電容值且體積小,但其電容-電壓 (CV) 體積效率不足以支持典型雷管應(yīng)用。


除了高 CV 外,鉭電容器的電容值在整個(gè)工作電壓和工作溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定,這意味著 DC 電壓輸出一致。鉭電容器還具有強(qiáng)大的抗機(jī)械沖擊性能。


最后,低漏電流 (DCL) 是鉭電容器成為理想之選的另一個(gè)特性。相比之下,在 12 V 應(yīng)用中,MLCC 的漏電流幾乎是等效鉭電容器的兩倍,取決于材料和容量。


以 25 V、22 μF 電容器為例,這是 MLCC 可以實(shí)現(xiàn)的最大 CV,根據(jù)歐姆定律,DCL(I) = V / IR (R)。MLCC 性能如下:


MLCC 的絕緣電阻 (R):50 Ω*F ÷ (22 x 10-6F) = 2.27 MΩ


DCL(I) = V / IR (R) = 12 V ÷ 2.27 MΩ = ~ 5.2 μA


低漏電流鉭電容器:


DCL(I) = 0.005CV = 0.005 x 12 V x (22 x 10-6F) = 1.3 μA


這些計(jì)算基于商業(yè)材料特性,絕緣電阻為 50 Ω*F 至 1000 Ω*F。


結(jié)語(yǔ)


現(xiàn)代電子雷管包括適用于各種爆炸應(yīng)用并且精確一致引爆的延時(shí)模塊,隨著可控性提高,最佳時(shí)間起爆的安全性也相應(yīng)提高。盡管針對(duì)應(yīng)用選擇電容器需要考慮許多因素,但就電子雷管來(lái)說(shuō),Vishay 鉭電容器的性能出眾,是個(gè)不錯(cuò)的選擇。



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