CN112217404A - 一种基于磁场的交流到直流的整流模块及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于磁场的交流到直流的整流模块，包括磁芯、控制单元和负载单元，所述磁芯包括相对设置的第一端面和第二端面，所述控制单元包括控制线圈、控制电源、控制开关、控制电阻，所述控制线圈、控制电源、控制开关、控制电阻形成控制回路，所述负载单元包括负载线圈，所述负载线圈一端为负载输入、另一端为负载输出，所述负载输入和负载线圈之间还设有负载开关、负载电阻，所述控制线圈和负载线圈分别绕设在第一端面和第二端面上，本发明还公开了一种基于磁场的交流到直流的整流方法，利用通电线圈产生的磁场以及磁芯的磁饱和磁场可以抵消的特性实现电流的单向通过，更适合强电，大功率使用场景，而且对于弱电信号控制域一样适用适。

Description

一种基于磁场的交流到直流的整流模块及方法

技术领域

本发明涉及一种电力变换方法，特别是涉及一种基于磁场的交流到直流的整流模块及方法。

背景技术

现有的整流的方式基本上都是使用二极管这种半导体器件，利用半导体二极管的单向通电特性，使用四个二极管整合成为一个整流桥，从而实现交流到直流的转换。他们都是一种半导体器件，半导体器件对低功率低功率的电信号处理非常合适，但是，对于大功率用电设备在使用时，很容易发生击穿和失效。

发明内容

基于此，有必要针对大功率用电设备在整理时容易发生击穿和失效的问题，提供一种基于磁场的交流到直流的整流模块及方法。

一种基于磁场的交流到直流的整流模块，其特征在于，包括磁芯、控制单元和负载单元，所述磁芯包括相对设置的第一端面和第二端面，

所述控制单元包括控制线圈、控制电源、控制开关、控制电阻，所述控制线圈、控制电源、控制开关、控制电阻形成控制回路，

所述负载单元包括负载线圈，所述负载线圈一端为负载输入、另一端为负载输出，所述负载输入和负载线圈之间还设有负载开关、负载电阻，

所述控制线圈和负载线圈分别绕设在第一端面和第二端面上。

在其中一个实施例中，所述磁芯为闭环磁芯。

在其中一个实施例中，所述控制电源为直流电。

在其中一个实施例中，所述负载输入的为交流电。

一种基于磁场的交流到直流的整流方法，其特征在于，包括

S1：选择磁芯为闭环磁芯；

S2：控制线圈与控制电源连通，在闭环磁芯内部产生单向的饱和磁场；

S3：负载线圈与负载输入连通，在闭环磁芯内部产生方向变化的磁场，当负载线圈产生的磁场方向与控制线圈的单向饱和磁场方向一致时，负载线圈上电流通不过，当负载线圈产生的磁场方向与控制线圈的单向饱和磁场方向相反时，负载线圈产生的磁场与磁芯磁场相反，产生抵消作用，负载线圈电流正常通过。

在其中一个实施例中，所述控制线圈产生的单向饱和磁场磁通量不小于负载线圈产生的方向变化的磁场磁通量。

上述基于磁场的交流到直流的整流模块及方法，利用磁芯的磁饱和效应和磁场可以抵消的特性，通过控制单元的控制线圈产生单向的饱和磁场，单向的饱和磁场方向决定了负载线圈产生的方向变化的磁场是否被阻止，从而让负载输入到负载输出的电流线圈只能通过单向的电流，由此实现了电流单向通过的整流功能，这样，整体上更适合强电，大功率使用场景，同时，对于弱电信号控制领域同样适用。

附图说明

图1为本发明基于磁场的交流到直流的整流模块的电路图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种基于磁场的交流到直流的整流模块，其特征在于，包括磁芯200、控制单元100和负载单元300，所述磁芯包括相对设置的第一端面和第二端面，

所述控制单元包括控制线圈110、控制电源、控制开关、控制电阻，所述控制线圈、控制电源、控制开关、控制电阻形成控制回路，

所述负载单元包括负载线圈310，所述负载线圈一端为负载输入、另一端为负载输出，所述负载输入和负载线圈之间还设有负载开关、负载电阻，

所述控制线圈和负载线圈分别绕设在第一端面和第二端面上。

在本实施例中，所述磁芯为闭环磁芯，控制电源为直流电，因此，控制线圈产生一个单向的磁场，负载输入的为交流电，因此，负载线圈产生的是一个方向变化的磁场。

一种基于磁场的交流到直流的整流方法，其特征在于，包括

S1：选择磁芯200为闭环磁芯；

S2：控制线圈110与控制电源连通，在闭环磁芯内部产生单向的饱和磁场；

S3：负载线圈310与负载输入连通，在闭环磁芯内部产生方向变化的磁场，当负载线圈产生的磁场方向与控制线圈的单向饱和磁场方向一致时，负载线圈上电流通不过，当负载线圈产生的磁场方向与控制线圈的单向饱和磁场方向相反时，负载线圈产生的磁场与磁芯磁场相反，产生抵消作用，负载线圈电流正常通过。

此时，所述控制线圈产生的单向饱和磁场磁通量不小于负载线圈产生的方向变化的磁场磁通量。

在整个的使用过程中，首先给控制端Ic通电（也就是S2闭合，形成一个回路），在磁芯内产生一个单向的饱和磁场(此时整个磁芯上的磁通量饱和)。

然后给负载输入端连通交变电流（也就是S1闭合），当负载输入端的Ii输入的电流通过负载线圈产生的磁场方向与原本磁芯内的磁场方向一致时，由于磁芯磁通量已经饱和，由于无法叠加磁场，负载线圈产生磁场的作用被阻止，从而阻止了负载线圈上电流的通过。

当负载输入的Ii输入的电流通过负载线圈产生的磁场方向与原本的磁芯内的磁场方向相反时，由于磁场的抵消作业，此时会降低磁芯内的磁通量，负载线圈可以正常的产生磁场，电流也就可以正常的通过。

由于饱和磁场的方向决定了负载线圈产生磁场的作用是否被阻止，从而决定了输入只有一个方向的电流可以通过负载线圈到输出端，由此实现了电流单向通过的整流功能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种基于磁场的交流到直流的整流模块，其特征在于，包括磁芯、控制单元和负载单元，所述磁芯包括相对设置的第一端面和第二端面，

所述控制单元包括控制线圈、控制电源、控制开关、控制电阻，所述控制线圈、控制电源、控制开关、控制电阻形成控制回路，

所述负载单元包括负载线圈，所述负载线圈一端为负载输入、另一端为负载输出，所述负载输入和负载线圈之间还设有负载开关、负载电阻，

所述控制线圈和负载线圈分别绕设在第一端面和第二端面上。

2.根据权利要求1所述的基于磁场的交流到直流的整流模块，其特征在于，所述磁芯为闭环磁芯。

3.根据权利要求2所述的基于磁场的交流到直流的整流模块，其特征在于，所述控制电源为直流电。

4.根据权利要求3所述的基于磁场的交流到直流的整流模块，其特征在于，所述负载输入的为交流电。

5.一种基于磁场的交流到直流的整流方法，其特征在于，包括

S1：选择磁芯为闭环磁芯；

S2：控制线圈与控制电源连通，在闭环磁芯内部产生单向的饱和磁场；

S3：负载线圈与负载输入连通，在闭环磁芯内部产生方向变化的磁场，当负载线圈产生的磁场方向与控制线圈的单向饱和磁场方向一致时，负载线圈上电流通不过，当负载线圈产生的磁场方向与控制线圈的单向饱和磁场方向相反时，负载线圈产生的磁场与磁芯磁场相反，产生抵消作用，负载线圈电流正常通过。

6.根据权利要求5所述的基于磁场的交流到直流的整流方法，其特征在于，所述控制线圈产生的单向饱和磁场磁通量不小于负载线圈产生的方向变化的磁场磁通量。

Images