提高组网能力的电子雷管芯片及其工作方法技术

本发明专利技术提供了一种提高组网能力的电子雷管芯片及其工作方法，包括：可编程低压线性稳压器、基准电压电路、充放电电路、振荡器电路、上电复位电路、数字逻辑电路、通信电路以、EEPROM及MOS管高压驱动电路。本发明专利技术采用了EEPROM作为存储器，结合电子雷管的应用场景进行动态电源管理，只有在雷管生产过程中需要对EEPROM编程的时候电子雷管芯片内部数字电源才工作在较高电压；在雷管成品后、现场使用时一直工作在低压，实现了电子雷管芯片正常通信状态下功耗的最小化，有利于实现长距离、大规模的电子雷管通信组网。模的电子雷管通信组网。模的电子雷管通信组网。

【技术实现步骤摘要】
提高组网能力的电子雷管芯片及其工作方法


[0001]本专利技术涉及电子雷管的
，具体地，涉及一种提高组网能力的电子雷管芯片及其工作方法。

技术介绍

[0002]电子雷管芯片应用于爆破行业，电子雷管在实爆时需要进行组网，现场组网距离通常要达到1km以上，组网的雷管数达到500发以上。
[0003]电子雷管准入标准里要求雷管网络的通信电压必须低于电子雷管药头的不发火电压，最低可到6V，而电子雷管入口处的电压是起爆器总线输出电压经过线路上的损耗之后的电压，线路上的损耗主要取决于线路长度和雷管数，雷管数量越多，线路上总的动态电流越大，经过线路的损耗就越大，相应的电子雷管的输入电压就越低，而当出入电压过低时，就会导致电子雷管无法正常工作。由此可见，单发电子雷管正常通信状态下的动态功耗直接影响到电子雷管组网的数量，也即是起爆器的带载能力。
[0004]电子雷管在组网之后会进行在线检测，起爆器通过扫描的方式来完成每一发雷管的在网检测，而每一发雷管都通过电流反馈的方式返回信息，在电子雷管反馈电流的时候，雷管的总线上是失电的，电子雷管需要通过通信电容来进行补电，并且该通信电容必须采用高压电容，来满足电子雷管后续充电时候高压的耐压需求，雷管的功耗较高，相应所需要的电容的容量就较大，模块的成本高。
[0005]工业电子雷管生产过程中，要求必须将雷管地UID码、起爆密码和雷管管壳码通过工作码加密上传设备进行三码绑定生成工作码后上传到全国工业电子雷管密码中心。工作码以后在电子雷管进行实爆时必须先经过申请及下载之后才能使用，完成对待实爆雷管的身份验证，确保安全。然后在三码绑定时，由于在三码绑定时，需要对存储器进行编程操作(写入UID码、起爆密码和管壳码，存储器的编程电压要求一般最低2.8V以上，导致电子雷管芯片的工作电压较高，从而限制了整个电子雷管的最低工作电压，从而使电子雷管组网后待机功耗也随之增加。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种提高组网能力的电子雷管芯片及其工作方法。
[0007]根据本专利技术提供的一种提高组网能力的电子雷管芯片，包括：可编程低压线性稳压器、基准电压电路、充放电电路、振荡器电路、上电复位电路、数字逻辑电路、通信电路以及EEPROM；
[0008]电子雷管芯片包括高压电输入端口VDD、通信端口A和通信端口B、VB端口和FIRE端口，所述可编程低压线性稳压器的VIN引脚、基准电压电路的VIN引脚以及充放电电路的VIN引脚连接VDD端口，所述可编程低压线性稳压器的VOUT引脚连接上电复位电路的IN2引脚，且VOUT引脚分别与振荡器电路、数字逻辑电路、通信电路以及EEPROM供电连接，可编程低压
线性稳压器的LDO_CFG引脚连接数字逻辑电路的LDO_CFG引脚，可编程低压线性稳压器与基准电压电路的REF1引脚连接，基准电压电路的REF_1V引脚连接上电复位电路的IN1引脚，上电复位电路与数字逻辑电路的RESET引脚连接，充放电电路的CHG_EN引脚与数字逻辑电路的CHG引脚连接，充放电电路的DSG_EN引脚与数字逻辑电路的DSG引脚连接，充放电电路的VOUT引脚连接VB端口，为电子雷管的引爆提供电源，振荡器电路的CLK引脚连接数字逻辑电路的CLK引脚，通信电路与通信端口A和通信端口B连接，通信电路与数字逻辑电路的LIN引脚连接，EEPROM与数字逻辑电路连接，数字逻辑电路的FIRE端口与MOS管高压驱动电路相连，MOS管高压驱动电路的供电与充放电电路的VOUT相连，MOS高压驱动电路的输出OUT连接芯片的FIRE端口，用于连接发火MOS管的栅极，用于控制电子雷管是否引爆。
[0009]优选地，所述可编程低压线性稳压器将高压电源转换成低压电源，低压电源的输出范围是1.8V到3.3V。所述的MOS高压驱动电路，用于在电子雷管芯片点火引爆的时候，输出给MOS管栅极作为驱动电压，并且不小于5V。
[0010]优选地，所述上电复位电路在电子雷管芯片上电后产生全芯片复位信号POR，POR信号有效电平为低电平。
[0011]优选地，所述振荡器电路为数字逻辑电路提供时钟CLK，且时钟频率大于100KHz。
[0012]根据本专利技术提供的一种电子雷管的工作方法，包括以下步骤：
[0013]步骤S1：电子雷管芯片上电初始化，可编程低压线性稳压器默认输出电压为低压；
[0014]步骤S2：芯片初始化后，通过EEPROM加载数据，包括UID、起爆密码、延期配置和三码绑定标志；
[0015]步骤S3：可编程低压线性稳压器通过LDO_CFG获取三码绑定标志信息，当三码绑定标志为低，表示未绑定，可编程低压线性稳压器的VOUT引脚输出高压；当三码绑定标志为高，表示已绑定，可编程低压线性稳压器的VOUT引脚维持低压运行；
[0016]步骤S4：电子雷管芯片进入待机状态，等待接收外部输入的指令，若指令是三码绑定标志锁定指令，在绑定完成后EEPROM只能读取不可再改写，同时电子雷管芯片进入待机状态，若指令是其他指令，则执行相应的指令，执行完成后进入待机状态。
[0017]优选地，所述低压典型值为1.8V，所述高压典型值为3V。
[0018]优选地，所述三码绑定标志锁定指令包括指令码和CRC；
[0019]所述指令码是三码绑定表示锁定指令的指令编码，采用2个字节；
[0020]所述CRC是指令字的CRC校验值，用于校验指令的正确性，采用1个字节。
[0021]根据本专利技术提供的一种电子雷管，所述电子雷管包括上述的提高组网能力的电子雷管芯片。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0023]1、本专利技术采用了EEPROM作为存储器，结合电子雷管的应用场景进行动态电源管理，只有在雷管生产过程中(三码绑定)需要对EEPROM编程的时候电子雷管芯片内部数字电源才工作在较高电压；在雷管成品后、现场使用时一直工作在低压，实现了电子雷管芯片正常通信状态下功耗的最小化，有利于实现长距离、大规模的电子雷管通信组网。
[0024]2、电子雷管正常通信状态下的动态功耗通常模拟和数字电源各占一半，相比于单一数字电源供电(典型值3V)而言，采用动态降压的数字电源(3V、1.8V)，降低了近2/3的功耗，雷管整体功耗可以降低近1/3，相同的起爆器带载能力提升30％。
[0025]3、电子雷管芯片的整体功耗降低后，需要补充的能量就越少，相应的通信电容的容量要求也就越低，容量越小，价格越低，使得电子雷管整体性价比提高。
[0026]4、采用储能电容VB电压作为MOS管高压驱动电路工作电源，在数字电源工作在1.8V的超低功耗模式下，也可将发火MOS管的栅极驱动电压输出提升到5V以上，大幅降低发火MOS管的导通电阻，进而保证电子雷管的可靠发火。
附图说明
[0027]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，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高组网能力的电子雷管芯片，其特征在于，包括：可编程低压线性稳压器、基准电压电路、充放电电路、振荡器电路、上电复位电路、数字逻辑电路、通信电路、EEPROM以及MOS管高压驱动电路；电子雷管芯片包括高压电输入端口VDD、通信端口A和通信端口B、VB端口和FIRE端口，所述可编程低压线性稳压器的VIN引脚、基准电压电路的VIN引脚以及充放电电路的VIN引脚连接VDD端口，所述可编程低压线性稳压器的VOUT引脚连接上电复位电路的IN2引脚，且VOUT引脚分别与振荡器电路、数字逻辑电路、通信电路以及EEPROM供电连接，可编程低压线性稳压器的LDO_CFG引脚连接数字逻辑电路的LDO_CFG引脚，可编程低压线性稳压器与基准电压电路的REF1引脚连接，基准电压电路的REF_1V引脚连接上电复位电路的IN1引脚，上电复位电路与数字逻辑电路的RESET引脚连接，充放电电路的CHG_EN引脚与数字逻辑电路的CHG引脚连接，充放电电路的DSG_EN引脚与数字逻辑电路的DSG引脚连接，充放电电路的VOUT引脚连接VB端口，为电子雷管的引爆提供电源，振荡器电路的CLK引脚连接数字逻辑电路的CLK引脚，通信电路与通信端口A和通信端口B连接，通信电路与数字逻辑电路的LIN引脚连接，EEPROM与数字逻辑电路连接，数字逻辑电路的FIRE端口与MOS管高压驱动电路相连，MOS管高压驱动电路的供电与充放电电路的VOUT相连，MOS高压驱动电路的输出OUT连接芯片的FIRE端口，用于连接发火MOS管的栅极，从而控制电子雷管是否引爆。2.根据权利要求1所述的提高组网能力的电子雷管芯片，其特征在于：所述可编程低压线性稳压器将高压电源转换成低压电源，低压电源的输出范围是1.8V到3.3V。所述的MOS高压驱动电路，用于在电子雷管芯片点火引爆的时候，输出给MOS管栅极作...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱志明，郑弘毅，金宝全，冯吉诚，
申请(专利权)人：上海芯跳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：