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)？

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。

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。

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。

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。