[发明专利]一种大通流磁环的设计方法

说明书

本发明公开了一种大通流磁环的设计方法，首先，实际应用中的电流I1，产生一个磁通量B1，随着电流的增大，B1会增大直到饱和；然后通过反馈电流控制模块产生一个反向电流I2，产生一个反向磁通量B2，反向电流I2的大小由MCU控制模块动态调节或通过固定设置得到；使得I2产生的磁通量B2与I1产生的磁通量B1能够大部分抵消，从而实现磁导率不会随着I1的增大而衰减过大。本发明通过一个反馈系统设计降低大通流对磁环感量的影响，从而减小磁环的体积，降低成本，特别适合用于大通流且要求磁环感量高的场景。

技术领域

本发明涉及的是磁环技术领域，具体涉及一种大通流磁环的设计方法。

背景技术

磁导率是表征磁介质磁性的物理量，表示在空间或在磁芯空间中的线圈流过电流后，产生磁通的阻力或是其在磁场中导通磁力线的能力。其公式μ＝B/H、其中H＝磁场强度、B＝磁感应强度，常用符号μ表示，μ为介质的磁导率，或称绝对磁导率。当通过电流较小时，B也随着电流的曾大而变大。H与电流成正比。当电流大到一定程度时，B达到最大值Bm(不能再曾大)，而H依然曾大，所以会导致u减小。如图1所示，μ随着电流增大逐渐减小。

以圆形磁环为例，磁环的感量L与磁导率μ、磁环截面积F、磁环长度l、绕线匝数N都有关系。在大通流且要求磁环感量高的场景，磁环的材料要求比较高，要求磁导率在一定电流下不能衰减太大，目前基本都使用非晶磁芯。现有方案总结：通过选取高初始磁导率，或者随着电流增大磁导率衰减比较慢的材料，来制作大通流且感量要求高的磁环。

在大通流且要求磁环感量高的场景，比如电源的低频滤波、磁耦合取电、低频电力线载波耦合等都要求低频阻抗大。而磁环的感量跟磁导率的关系很大，随着流过磁环的电流越来越大，磁导率的衰减会越来越大，从而导致磁环达到饱和。所以在大通流且要求磁环感量高的场景，磁环的材料要求比较高，在大电流下磁导率的衰减要小，这就造成大通流且要求感量高的磁环体积非常大，对产品的设计带来结构空间和成本的压力。

综上所述，现有方案的缺点：通过选取高初始磁导率，或者随着电流增大磁导率衰减比较慢的材料，来制作大通流且感量要求高的磁环，主要缺点如下：

1、完全由磁芯材料来抗电流饱和，会导致磁环成本较高。

2、要获取较大的感量，要增大磁环截面积，从而磁环的体积会比较大。

基于此，本发明设计了一种大通流磁环的设计方法，主要用于大通流且要求磁环感量高的场景，降低大通流对磁环感量的影响，减小磁环的体积，降低成本。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种大通流磁环的设计方法，通过一个反馈系统设计降低大通流对磁环感量的影响，从而减小磁环的体积，降低成本，特别适合用于大通流且要求磁环感量高的场景。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种大通流磁环，包括磁耦合取电模块、MCU控制模块、反馈电流控制模块和磁环本体，磁耦合取电模块给MCU控制模块、反馈电流控制模块供电，磁环本体通过电路连接有反馈电流控制模块；MCU控制模块分别与电流测量接口、通信接口和反馈电流控制模块相连，所述的反馈电流控制模块还与固定电流设置装置相连。

所述的一种大通流磁环的设计方法：首先，实际应用中的电流I1，产生一个磁通量B1，随着电流的增大，B1会增大直到饱和；然后通过反馈电流控制模块产生一个反向电流I2，产生一个反向磁通量B2，反向电流I2的大小由MCU控制模块动态调节或通过固定设置得到；使得I2产生的磁通量B2与I1产生的磁通量B1能够大部分抵消，从而实现磁导率不会随着I1的增大而衰减过大。

作为优选，所述的MCU控制模块动态调节的方式可以由MCU控制模块通过电流传感器测量I1大小，或者通过其他通信方式获取I1大小，然后根据I1的大小控制反馈电流控制模块产生相应的反向电流I2。

所述的磁耦合取电模块可替换为外部供电模块。