一种大电流直流滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及滤波器技术领域，特别是涉及一种大电流直流滤波器。
【背景技术】
[0002] 随着电动汽车等直流负载的飞速发展和广泛应用，直流电能计量成为了电力计量 的一个重要组成部分，为了检定各种直流电能表，需要开发稳定度高的可调节精密直流大 电流源。目前，直流大电流源通常采用开关电源实现，开关电源的输出纹波由开关电源的储 能电感和储能电容决定。通常的开关电源由于纹波电流大，会降低直流大电流源输出的稳 定度，而使之不能满足检定直流电能表的要求。
[0003] 由于电感具有直流阻抗低，交流阻抗大的特性，利用大电感来抑制大电流直流电 流源的纹波是一种非常有效的方式。LC滤波器是减少纹波和噪声的基本方法，经过单级LC 滤波器滤波后得到的电压峰峰值V^p)如式一所示：
[0004] 式一
，其中，VuPP)为LC滤波器输出电压峰峰值，V intep) 为滤波前电压峰峰值，L为LC滤波器的电感值，C为LC滤波器的电容值。
[0005] 从式一可以看出，对于一定频率的纹波，经过LC滤波，输入纹波的抑制比由电感 和电容的乘积决定，电感越大，电容越大，对纹波的抑制作用越强。
[0006] 为了增大电感，通常在电感器的设计中引入铁芯，引入铁芯的电感器的电感值如 式二所示：
其中，MPL为铁芯磁路长度，μ "为铁芯最大磁导 率，Ν为线圈的匝数，怂为铁芯截面积。
[0008] 另外，为了避免铁芯磁饱和而必须在铁芯中引入气隙，引入气隙后的电感器的电 感值如式三所示：
'其中lg为气隙磁路长度。
[0010] 由式二和式三可知，当铁芯开气隙之后，电感器的电感值降低，即在铁芯中引入气 隙，限制了电感值的增大。
[0011] 另外，大容量的电容体积庞大，且其所能通过的纹波电流是有限的，通过提高LC 滤波器的电容值来加强对纹波的抑制性能也不易实现。
[0012] 综上所述，现有的LC滤波器无法满足大电流直流滤波要求，因此，一种对纹波具 有更好抑制效果的大电流直流滤波器亟待出现。
【发明内容】
[0013] 本发明实施例中提供了一种大电流直流滤波器，以解决现有技术中LC滤波器无 法满足大电流直流滤波要求的问题。
[0014] 为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
[0015] -种大电流直流滤波器，包括用于套设在初级绕组上的第一铁芯和第二铁芯，所 述第一铁芯上设有气隙，所述气隙内设有霍尔传感器，所述霍尔传感器的输出端依次串联 有低通滤波电路、前置放大电路、伺服电流源、绕于第二铁芯上的第二次级绕组以及绕于第 一铁芯上的第一次级绕组，所述第二次级绕组的另一端接地；
[0016] 所述初级绕组的匝数为叫，所述第一次级绕组和第二次级绕组的匝数均为n2，当 初级绕组中的电流值为IP时，第一次级绕组和第二次级绕组中的电流值为12，且满足关系： nilp - n 2工2。
[0017] 优选地，所述霍尔传感器包括第一放大器、第二放大器和霍尔器件，所述第一放大 器用于向霍尔器件提供恒定的工作电流，所述第二放大器用于抵消霍尔器件的同相电压， 所述霍尔器件用于在检测到磁通时输出以地电位为基准的霍尔电压。
[0018] 优选地，所述低通滤波电路的输入端连接所述霍尔传感器的输出端，用于抑制霍 尔电压中的高频电压信号。
[0019] 优选地，所述前置放大电路的输入端连接所述低通滤波电路的输出端，用于将输 入的电压线性放大。
[0020] 优选地，所述前置放大电路对电压的放大倍数为10-100倍。
[0021] 优选地，所述前置放大电流对电压的放大倍数为10倍。
[0022] 优选地，所述伺服电流源包括第三放大器和第四放大器，所述第三放大器的输入 端连接前置放大电路的输出端，所述第四放大器的输出端连接第一次级绕组，所述伺服电 流源用于根据输入的电压输出对应的电流。
[0023] 优选地，所述气隙的长度为1. 5mm。
[0024] 优选地，所述第一次级绕组和第二次级绕组的匝数112= 2500。
[0025] 优选地，所述第一铁芯为高频性能好的铁氧体铁芯，所述第二铁芯为初始导磁率 尚的非晶铁芯。
[0026] 由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种大电流直流滤波器通过绕于第一 铁芯上的第一次级绕组和绕于第二铁芯上的第二次级绕组与初次绕组产生大小相同、方向 相反的磁场，使得第一铁芯和第二铁芯内形成直流零磁通，且第二铁芯没有开气隙可以产 生较大的电感值，对直流大电流纹波具有较高的抑制效果。
【附图说明】
[0027] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而 言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028] 图1为本发明实施例提供的一种大电流直流滤波器结构示意图；
[0029] 图2为本发明实施例提供的霍尔传感器电路图；
[0030] 图3为本发明实施例提供的伺服电流源电路图；
[0031] 图1-图3中的符号表示为：1_霍尔传感器，2-前置放大电路，3-伺服电流源，4-霍 尔器件，TA-第一铁芯，TB-第二铁芯，&-初级绕组，N2-第二次级绕组，N3-第一次级绕组， Ai-第一放大器，A2-第二放大器，A3-第三放大器，A4-第四放大器。
【具体实施方式】
[0032] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实 施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护 的范围。
[0033] 图1为本发明实施例提供的一种大电流直流滤波器结构示意图，如图1所示，本发 明实施例提供的一种大电流直流滤波器，包括用于套设在初级绕组K上的第一铁芯TA和 第二铁芯TB，第一铁芯TA上设有气隙，气隙内设有霍尔传感器1，霍尔传感器1的输出端依 次串联有低通滤波电路、前置放大电路2、伺服电流源3、绕于第二铁芯TB上的第二次级绕 组N2以及绕于第一铁芯TA上的第一次级绕组N 3，第一次级绕组N3的另一端接地。初级绕 组K的匝数为n i，通常为1匝，第一次级绕组N3和第二次级绕组N 2的匝数均为η 2，在一种 优选实施例中η2选择2500匝。
[0034] 当初级绕组&中有直流电流IΡ通过时，直流电流IΡ在第一铁芯ΤΑ和第二铁芯ΤΒ 内产生磁场，此时第一铁芯ΤΑ中的磁通不为零，霍尔传感器1输出霍尔电压，该霍尔电压经 低通滤波电路滤波以及前置放大电路2放大后，控制伺服电流源3产生输出电流，该输出电 流的大小为12，电流12依次流过第一次级绕组心和第二次级绕组1^2，在第一次级绕组队和 第二次级绕组队中产生相反方向的磁场，当n JP= η2Ι2时，电流IΡ与电流12产生大小相同、 方向相反的磁场，两磁场相抵，即实现直流零磁通。
[0035] 现有技术中的铁芯中通常包含直流磁场磁感应强度和交流磁场磁感应强度，而本 发明实施例提供的大电流直流滤波器可以实现铁芯中直流零磁通，即在本发明实施例中的 铁芯中仅包含交流磁场磁感应强度，解决了现有技术中电感器容易磁饱和的问题。对于第 一铁芯ΤΑ，电感值由式三决定，由于气隙的存在，其电感量很小；而对于第二铁芯ΤΒ，电感 值由式二决定，由于可以选择导磁率很高的材料铁芯材料，该第二铁芯ΤΒ的电感量较大， 因而对纹波电流有较强的抑制作用，且不易产生磁饱和。
[0036] 图2为本发明实施例提供的霍尔传感器电路图，如图2所示，霍尔传感器1由第一 放大器Α1、第二放大器Α2、霍尔器件4以及一系列的电阻组成，霍尔传感器1工作时需要外 界提供电流源，即提供霍尔传感器1输入电压VREF，置于磁场中时，霍尔器件4在垂直于磁场 方向和电流方向会产生感应电压，即霍尔电压VH。
[0037] 在图2中，第一放大器A1用于向霍尔器件4提供恒定的工作电流，第二放大器A2 用于抵消霍尔