[实用新型]基于集成爆炸箔起爆器的小型电容放电单元

说明书

本实用新型公开了一种基于集成爆炸箔起爆器的小型电容放电单元。该小型电容放电单元包括：集成爆炸箔起爆器、单触发平面高压开关、脉冲功率电容以及多层PCB线路板。集成爆炸箔起爆器包括基底层、金属箔层、飞片层和加速膛。单触发平面高压开关包括基底层、下电极、绝缘层、上电极和二极管。多层PCB线路板作为承载单触发平面高压开关、集成爆炸箔起爆器和脉冲功率电容的载体，PCB板上的布线用以连接单触发平面高压开关、爆炸箔起爆器和脉冲功率电容。本实用新型利用多层PCB线路板将高压开关、爆炸箔起爆器和脉冲功率电容集成在一起，形成了一个小型电容放电单元。由于该单元几乎不包含任何引线，极大地缩短了回路，降低了回路的能量损失，提高了爆炸箔的能量利用效率。

技术领域

本发明涉及脉冲功率、直列式起爆器领域，具体涉及一种基于集成爆炸箔起爆器的小型电容放电单元。

背景技术

爆炸箔起爆器系统(Exploding Foil Initiator system，EFIs)的概念是由美国劳伦斯利弗莫尔实验室于20世纪60年代提出的，其基本原理是：通过高压开关的闭合，使储存在脉冲功率电容中的电能释放，当数千安培的脉冲大电流经过桥箔时，金属箔发生电爆炸，金属蒸汽以及等离子体剪切、驱动飞片，经过加速膛使飞片达到一定的速度，进而冲击起爆炸药。由于其不含敏感装药，且飞片与炸药之间无直接接触，因而在安全性方面极具优势，也省略了机械安保装置的体积。

从爆炸箔起爆器的作用过程可知，高压开关是一项极为关键的技术，因为高压开关应具备低电感、低电阻的，从而使储能电容中的能量主要用于金属桥箔的电爆炸，从而提高能量利用率，降低EFI的发火能量。早期的高压开关多采用真空火花开关，时至今日，仍然占有很大的市场。然而随着爆炸箔起爆器的小型化和低能化发展，传统的真空火花开关在低电压下已经不能稳定工作，并且其庞大的体积也不利于爆炸箔起爆系统的小型化。

然而，随着MEMS技术的发展，高压开关的发展出现了一种平面化、小型化的趋势。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于集成爆炸箔起爆器的小型电容放电单元。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于集成爆炸箔起爆器的小型电容放电单元，包括：三层叠加设置的PCB线路板、集成爆炸箔起爆器、单触发平面高压开关、以及脉冲功率电容，其中，以第二层PCB板作为载体，将集成爆炸箔起爆器和单触发开关固定于第二层PCB上、下两面的中心处；第一层PCB板、第三层PCB板作为约束，对应集成爆炸箔起爆器和单触发开关位置处设有空腔，并将集成爆炸箔起爆器、单触发平面高压开关纳入其中；第三层PCB板通过粘结、热压固定在一起，并在空腔内灌胶；脉冲功率电容固定在第三层PCB板的底部。

进一步的，集成爆炸箔起爆器包括第一基底层、金属箔层、飞片层和加速膛，所述的第一基底层作为爆炸箔起爆器的背板，以使桥区电爆炸所产生的等离子体驱动飞片；金属层沉积于基底层之上，包括桥区和焊盘区两部分；飞片层用于冲击起爆含能材料的换能介质；所述的加速膛用于飞片加速提供空间。

进一步的，单触发平面高压开关包括第二基底层、下电极、绝缘层、上电极和二极管，第二基底层作为单触发平面高压开关的基底；下电极通过磁控溅射置于第二基底层之上；绝缘层置于下电极之上；上电极置于绝缘层之上，作为共地极；二极管阳极朝下，通过焊接置于上电极之上，作为诱发元，并通过二极管的电爆炸击穿上电极之下的绝缘层，以使单触发平面高压开关导通。