CN114993120A - 电子***发火电容漏电流的检测电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电子***发火电容漏电流的检测电路及方法，包括供电电路、电子***模块以及测量电路；电子***模块包括电子***芯片和发火电容器C1；测量电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及运算放大器；供电电路连接电子***芯片、发火电容器C1、第二电阻R2以及第四电阻R4，并接地；电子***芯片连接发火电容器C1和第一电阻R；第一电阻R1连接第二电阻R2和运算放大器；第四电阻R4连接运算放大器和第三电阻R3；第三电阻R3连接运算放大器。本发明通过电子***芯片实时测量电容容值，从而实现电子***发火电容的漏电流的高精度测量。
Description
技术领域
本发明涉及电子***技术领域，具体地，涉及一种电子***发火电容漏电流的检测电路及方法。
背景技术
电子***目前已经得到了广泛的应用，在逐渐取代传统的工业***。电子***具备延期精度高、安全性和可靠性高等特性。电子***主要由电子***模块、带有药头的桥丝电阻(或其它类型的发火电阻)和火药管(或无起爆药管)构成。
电子***的起爆能量来源于***模块上的发火电容，该发火电容在起爆前会充电，当延期结束并起爆的时候释放出能量，使发火电阻发热点燃药头引爆***。电子***实际应用时都会进行组网，在延期过程中，正常的总线电压供电已经不存在，只能消耗发火电容的部分能量来维持电子***芯片正常工作，对网络中延期值较大的电子***，如果因为电容本身的漏电流太大，当延期结束时，发火电容的能量就可能不足以让发火电阻产生足够的热量点燃药头，电子***就无法正常起爆，从而发生拒爆。
电子***通过发火电容释放能量加热发火元件(如桥丝或贴片电阻)来点燃药头最终引爆电子***，而发火电容的容量和漏电流是电容的两个最关键指标，容量过小或漏电流过大都可能造成起爆时能量过小，最终导致***拒爆的问题。
目前也有用于测量电子***电容漏电流的方法，基本原理是通过对电容充电后再放电一段时间来计算漏电流。但是存在明显的缺陷，在计算漏电流的时候是假设电容的容值是已知的，而不是实时测得的真实值，会导致测量的漏电流误差较大。
由此可见，传统的单纯检测电容容量的方式已经无法满足电子***的应用要求，而假设电容容量是已知的漏电流测试方法精度也不高，需要对电子***模块的发火电容在充满电之后的漏电流进行高精度的检测，对漏电流过大的模块作为不良品剔除。
公开号为CN114111477A的专利文献公开了一种电子***电容高压漏电电流测试设备、方法及***，包括：测试仪主控单元、电压测量电路、高压电源、储能电容、充电开关、电子***控制器以及桥堆电路；测试仪主控单元分别连接高压电源、充电开关以及电压测试电路的控制端，充电开关一端连接高压电源，充电开关的另一端分别连接桥堆电路的交流输入端和电子***控制器；桥堆电路的直流正极与电子***控制器连接，电子***控制器与储能电容的正极连接，桥堆电路的直流负极与储能电容的负极连接，测试仪主控单元、高压电源和充电开关上均设置有接地端，电子***控制器上设置有L_GND端。但是该专利文献仍然存在测量的漏电流误差较大的缺陷。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电子***发火电容漏电流的检测电路及方法。
根据本发明提供的一种电子***发火电容漏电流的检测电路，包括供电电路、电子***模块以及测量电路；
所述电子***模块包括电子***芯片和发火电容器C1；所述测量电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及运算放大器；
所述供电电路的第一电源端连接所述电子***芯片的第一连接端，所述供电电路的第二电源端分别连接所述电子***芯片的第二连接端、所述发火电容器C1的一端、所述第二电阻R2的一端以及所述第四电阻R4的一端，所述第二电源端接地；
所述电子***芯片的第三连接端分别连接所述发火电容器C1的另一端和所述第一电阻R1的一端；
所述第一电阻R1的另一端分别连接所述第二电阻R2的另一端和所述运算放大器的同相输入端；
所述第四电阻R4的另一端分别连接所述运算放大器的反相输入端和所述第三电阻R3的一端；
所述第三电阻R3的另一端连接所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的输出端作为测量点。
优选的，所述供电电路通过VCC引脚和GND引脚连接所述电子***模块。
优选的，所述电子***芯片通过CAP引脚连接所述发火电容器C1。
优选的，所述运算放大器的输出端连接有作为测量点的V_TEST引脚。
优选的，所述供电电路包括电池、升压电路、电桥转换电路以及整流桥；
所述电池的正极端连接所述升压电路的第一连接端，所述升压电路的第二连接端连接所述电桥转换电路的第一连接端，所述升压电路的第三连接端连接所述电池的负极端；
所述电桥转换电路的第二连接端连接所述整流桥的第一连接端，所述电桥转换电路的第三连接端连接所述整流桥的第二连接端，所述电桥转换电路的第四连接端连接所述电池的负极端；
所述整流桥的第三连接端作为所述供电电路的第一电源端，所述整流桥的第四连接端作为所述供电电路的第二电源端。
本发明还提供一种基于上述的电子***发火电容漏电流的检测电路的检测方法，包括以下步骤：
步骤1：通过所述供电电路对所述电子***模块进行供电，完成所述电子***芯片的初始化；
步骤2：对所述电子***模块发送充电指令，使所述发火电容器C1充电到设定档位；
步骤3：关闭所述电子***模块内部的充电开关和放电开关；
步骤4：通过所述测量电路测得所述运算放大器的输出端的电压为V1，计算所述发火电容器C1的电压为V2；
步骤5：等待预设时间ΔT后，再次通过所述测量电路测得所述运算放大器的输出端的电压为V3，计算所述发火电容器C1的电压为V4；
步骤6：打开所述电子***模块内部的所述放电开关将所述发火电容器C1的剩余电量释放掉；
步骤7：对所述电子***模块发送测量所述发火电容器C1的容值的指令，得到所述发火电容器C1的容值C1；
步骤8：根据上述测得的数据计算出所述发火电容器C1的漏电流I。
优选的，所述步骤4中，所述V2＝V1*(R3+R4)/R4*(R1+R2)/R2。
优选的，所述步骤5中，所述V4＝V3*(R3+R4)/R4*(R1+R2)/R2。
优选的，所述步骤5中，所述预设时间ΔT为3秒。
优选的，所述步骤8中，所述发火电容器C1的漏电流I＝C1*(V4-V2)/ΔT。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过电子***芯片实时测量电容容值，从而实现电子***发火电容的漏电流的高精度测量；
2、将本发明的方法应用于电子***模块的生产检测，可以提前剔除电容漏电流异常的电子***，防止***拒爆；
3、本发明的方法测得的漏电流与电容原厂实测数据误差小于3uA，完全满足电子***的实际应用要求；
4、本发明通过测量电路测量电子***模块的CAP电压，配合电子***模块能够精准测量发火电容器C1的容值的特性，准确的计算出发火电容器C1的漏电流，减少电子***在使用时由于电容漏电过大引起的拒爆问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的电子***发火电容漏电流的检测电路的电路图；
图2为本发明的电子***发火电容漏电流的检测方法的流程图；
图3为本发明的供电电路的电路示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
如图1～3所示，本实施例提供一种电子***发火电容漏电流的检测电路，包括供电电路、电子***模块以及测量电路，电子***模块包括电子***芯片和发火电容器C1，测量电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及运算放大器。在通常设计中，发火电容器C1可以为电解电容、固态电容或钽电容。
供电电路的第一电源端连接电子***芯片的第一连接端，供电电路的第二电源端分别连接电子***芯片的第二连接端、发火电容器C1的一端、第二电阻R2的一端以及第四电阻R4的一端，第二电源端接地，电子***芯片的第三连接端分别连接发火电容器C1的另一端和第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端分别连接第二电阻R2的另一端和运算放大器的同相输入端，第四电阻R4的另一端分别连接运算放大器的反相输入端和第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接运算放大器的输出端，运算放大器的输出端作为测量点。
供电电路包括电池、升压电路、电桥转换电路以及整流桥，电池的正极端连接升压电路的第一连接端，升压电路的第二连接端连接电桥转换电路的第一连接端，升压电路的第三连接端连接电池的负极端，电桥转换电路的第二连接端连接整流桥的第一连接端，电桥转换电路的第三连接端连接整流桥的第二连接端，电桥转换电路的第四连接端连接电池的负极端，整流桥的第三连接端作为供电电路的第一电源端，整流桥的第四连接端作为供电电路的第二电源端。
供电电路通过VCC引脚和GND引脚连接电子***模块。电子***芯片通过CAP引脚连接发火电容器C1。运算放大器的输出端连接有作为测量点的V_TEST引脚。
本实施例还提供一种基于上述的电子***发火电容漏电流的检测电路的检测方法，包括以下步骤：
步骤1：通过供电电路对电子***模块进行供电，完成电子***芯片的初始化；
步骤2：对电子***模块发送充电指令，使发火电容器C1充电到设定档位，电子***芯片内部设计了多个不同的充电档位：2V、4V、6V、8V、10V、12V、14V、16V、18V、20V、22V、24V等，电子***模块可以根据发火电容希望充到的电压值来选择对应的档位；
步骤3：关闭电子***模块内部的充电开关和放电开关；
步骤4：通过测量电路测得运算放大器的输出端的电压为V1，计算发火电容器C1的电压为V2，V2＝V1*(R3+R4)/R4*(R1+R2)/R2；
步骤5：等待预设时间ΔT后，再次通过测量电路测得运算放大器的输出端的电压为V3，计算发火电容器C1的电压为V4，V4＝V3*(R3+R4)/R4*(R1+R2)/R2，预设时间ΔT为3秒；
步骤6：打开电子***模块内部的放电开关将发火电容器C1的剩余电量释放掉；
步骤7：对电子***模块发送测量发火电容器C1的容值的指令，得到发火电容器C1的容值C1；
步骤8：根据上述测得的数据计算出发火电容器C1的漏电流I，发火电容器C1的漏电流I＝C1*(V4-V2)/ΔT＝C1*(V4-V2)/3。
实施例2：
本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。
本实施例提供一种电容漏电流测试电路包括供电电路、电子***模块以及测量电路。供电电路的VCC与电子***模块的VCC相连，电子***模块的CAP脚与测量电路的第一电阻R1相连。
供电电路通过VCC和GND引脚对电子***模块进行供电。电子***模块通过CAP引脚连接发火电容器C1，C1的另一端接地，电容器C1包括但不限于电解电容、固态电容和钽电容。
测量电路通过第一电阻R1、第二电阻R2对CAP的电压V_ADC分压后接入运算放大器的正输入端，运算放大器的负输入端通过第四电阻R4接地，通过第三电阻R3接到输出端。测量点为V_TEST。
工作原理：
测量发火电容器C1的漏电流主要通过电子***芯片能够精准控制发火电容器C1的充电电压与精准测量发火电容器C1的容量，具体包括如下步骤：
步骤一：通过供电电路对电子***模块进行供电，完成电子***芯片初始化；
步骤二：对电子***模块发送充电指令使发火电容器C1充电到设定档位；
步骤三：关闭电子***模块内部的充电开关和放电开关；
步骤四：通过测量电路测得此时的V_TEST为V1，计算发火电容器C1的电压V2＝V1*(R3+R4)/R4*(R1+R2)/R2；
步骤五：等待3秒，再次通过测量电路测得此时的V_TEST为V3，计算发火电容器C1的电压V4＝V3*(R3+R4)/R4*(R1+R2)/R2；
步骤六：打开电子***模块内部的放电开关将发火电容器C1的剩余电量释放掉；
步骤七：对电子***模块发送测量发火电容器C1容值指令，得到发火电容器C1的容值C1；
步骤八：根据以上数据计算出发火电容器C1的漏电流：I＝C*ΔU/ΔT＝C1*(V4-V2)/3＝(C1*(V3-V1)(R3+R4)(R1+R2))/(3*R1*R4)。
采用本实施例的方法测得的漏电流与电容原厂实测数据误差小于3uA，完全满足电子***的实际应用要求。
本发明通过电子***芯片实时测量电容容值，从而实现电子***发火电容的漏电流的高精度测量，将本发明的检测方法应用于电子***模块的生产检测，可以提前剔除电容漏电流异常的电子***，防止***拒爆。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种电子***发火电容漏电流的检测电路，其特征在于，包括供电电路、电子***模块以及测量电路；
所述电子***模块包括电子***芯片和发火电容器C1；所述测量电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及运算放大器；
所述供电电路的第一电源端连接所述电子***芯片的第一连接端，所述供电电路的第二电源端分别连接所述电子***芯片的第二连接端、所述发火电容器C1的一端、所述第二电阻R2的一端以及所述第四电阻R4的一端，所述第二电源端接地；
所述电子***芯片的第三连接端分别连接所述发火电容器C1的另一端和所述第一电阻R1的一端；
所述第一电阻R1的另一端分别连接所述第二电阻R2的另一端和所述运算放大器的同相输入端；
所述第四电阻R4的另一端分别连接所述运算放大器的反相输入端和所述第三电阻R3的一端；
所述第三电阻R3的另一端连接所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的输出端作为测量点。
2.根据权利要求1所述的电子***发火电容漏电流的检测电路，其特征在于，所述供电电路通过VCC引脚和GND引脚连接所述电子***模块。
3.根据权利要求1所述的电子***发火电容漏电流的检测电路，其特征在于，所述电子***芯片通过CAP引脚连接所述发火电容器C1。
4.根据权利要求1所述的电子***发火电容漏电流的检测电路，其特征在于，所述运算放大器的输出端连接有作为测量点的V_TEST引脚。
5.根据权利要求1所述的电子***发火电容漏电流的检测电路，其特征在于，所述供电电路包括电池、升压电路、电桥转换电路以及整流桥；
所述电池的正极端连接所述升压电路的第一连接端，所述升压电路的第二连接端连接所述电桥转换电路的第一连接端，所述升压电路的第三连接端连接所述电池的负极端；
所述电桥转换电路的第二连接端连接所述整流桥的第一连接端，所述电桥转换电路的第三连接端连接所述整流桥的第二连接端，所述电桥转换电路的第四连接端连接所述电池的负极端；
所述整流桥的第三连接端作为所述供电电路的第一电源端，所述整流桥的第四连接端作为所述供电电路的第二电源端。
6.一种基于权利要求1至5任一项所述的电子***发火电容漏电流的检测电路的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过所述供电电路对所述电子***模块进行供电，完成所述电子***芯片的初始化；
步骤2：对所述电子***模块发送充电指令，使所述发火电容器C1充电到设定档位；
步骤3：关闭所述电子***模块内部的充电开关和放电开关；
步骤4：通过所述测量电路测得所述运算放大器的输出端的电压为V1，计算所述发火电容器C1的电压为V2；
步骤5：等待预设时间ΔT后，再次通过所述测量电路测得所述运算放大器的输出端的电压为V3，计算所述发火电容器C1的电压为V4；
步骤6：打开所述电子***模块内部的所述放电开关将所述发火电容器C1的剩余电量释放掉；
步骤7：对所述电子***模块发送测量所述发火电容器C1的容值的指令，得到所述发火电容器C1的容值C1；
步骤8：根据上述测得的数据计算出所述发火电容器C1的漏电流I。
7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述步骤4中，所述V2＝V1*(R3+R4)/R4*(R1+R2)/R2。
8.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述步骤5中，所述V4＝V3*(R3+R4)/R4*(R1+R2)/R2。
9.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述步骤5中，所述预设时间ΔT为3秒。
10.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述步骤8中，所述发火电容器C1的漏电流I＝C1*(V4-V2)/ΔT。
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