鉭電容器用于引爆系統的優勢和選型

對于現代引爆系統來說，模塑鉭 (MnO2) 電容器具有兩個主要優點。首先，與鋁電解電容器不同，它們具有這些小型系統所需的高容量。其次，與多層陶瓷片式 (MLCC) 電容器不同，鉭電容器在電壓、溫度和機械應力下性能非常穩定。Vishay 提供完整的模塑片式固體鉭電容器產品組合，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

引爆系統是采礦、拆除和采石的關鍵部件。幾十年來，傳統雷管一直是首選解決方案。盡管這些系統可靠且相對便宜，但它們有明顯缺點，包括設置時間長，部署不當可能會給用戶和制造商帶來安全風險。隨著新技術的進步，電子采礦引爆系統已經出現，大大縮短了設置時間并提高了安全性。正在開發中的下一代引爆系統配備潛艇在海面以下數百米使用的無線通信技術。這些下一代系統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。

與任何電子設備一樣，引爆系統需要內部電源為系統控制器 (MCU) 供電并為點火電容充電。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。對于開發和制造電子引爆系統以滿足采礦應用需求的公司，本文將為大家介紹鉭電容器技術的優勢。

雷管設計

現代電子雷管包括適用于各種爆炸應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提高。

有線電子雷管簡單結構如下圖所示。

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

在延時模塊內部，MCU 將信號傳遞給每個電容器觸發點火。

根據設計，可采用一個或兩個儲能電容提供點火。因此，電容器起著重要作用。然而，電容技術多種多樣，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 轉換器將高電壓（28 V 或更高）轉換為低電壓（3.3 V 至 5 V）用于 MCU 的工作是不切實際的，而電容器則是理想選擇。由于尺寸、成本和/或穩定性問題，鋁、薄膜、大電流功率薄膜和液鉭等技術不是最佳選擇。因此，我們推薦兩種電容器技術：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保持穩定，這意味著 DC 電壓輸出一致。鉭電容器還具有強大的抗機械沖擊性能。

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 可以實現的最大 CV，根據歐姆定律，DCL(I) = V / IR (R)。MLCC 性能如下：

MLCC 的絕緣電阻 (R)：50 Ω*F ÷ (22 x 10^-6^F) = 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^-6^F) = 1.3 μA

這些計算基于商業材料特性，絕緣電阻為 50 ΩF 至 1000 ΩF。

結語

盡管針對應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。

審核編輯：湯梓紅