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鉭電容器用于引爆系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

發(fā)布時間:2023-10-25 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】對于現(xiàn)代引爆系統(tǒng)來說,模塑鉭 (MnO2) 電容器具有兩個主要優(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。


對于現(xiàn)代引爆系統(tǒng)來說,模塑鉭 (MnO2) 電容器具有兩個主要優(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。


簡介


引爆系統(tǒng)是采礦、拆除和采石的關(guān)鍵部件。幾十年來,傳統(tǒng)雷管一直是首選解決方案。盡管這些系統(tǒng)可靠且相對便宜,但它們有明顯缺點(diǎn),包括設(shè)置時間長,部署不當(dāng)可能會給用戶和制造商帶來安全風(fēng)險。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)置時間并提高了安全性。正在開發(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,可以穿過巖石、水和空氣以無線方式可靠傳遞起爆信號。


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、可靠引爆,需要使用電容器作引爆元件的儲能器件。與其他電容技術(shù)相比,模塑鉭 (MnO2) 電容器能夠儲存電荷(低漏電流),能量密度高,是電子引爆系統(tǒng)的理想選擇,可留出更多時間,釋放更大電壓確保正確起爆。對于開發(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。


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模塊。隨著可控性提高,最佳時間起爆的安全性也相應(yīng)提高。


有線電子雷管簡單結(jié)構(gòu)如下圖所示。



鉭電容器用于引爆系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)


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


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



鉭電容器用于引爆系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)


根據(jù)設(shè)計(jì),可采用一個或兩個儲能電容提供點(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。請參閱 Vishay 的電容圖,比較每種技術(shù)的電壓-容量范圍。



鉭電容器用于引爆系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)


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


盡管針對應(yīng)用選擇電容器需要考慮許多因素,但就電子雷管來說,Vishay 鉭電容器的性能出眾。

(文章來源: Vishay威世科技)

 

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