[发明专利]线性压控电流源拓扑结构及太阳阵模拟器

说明书

本发明公开一种应用于太阳阵模拟器的线性压控电流源拓扑结构及太阳阵模拟器，线性压控电流源拓扑结构包括：三端口线性功率复合晶体管，三端口线性功率复合晶体管由多个N沟道常开型JFET与N沟道常闭型MOSFET级联构成。本发明采用多个N沟道常开型JFET与N沟道常闭型MOSFET级联来替代单管功率MOSFET，且每一个JFET功率管的热耗功率通过选用合适的漏源极电压的钳位稳压管来限定，故单路电流源的热耗功率与级联JFET的个数成线性正比例关系，而相同额定耗散功率条件下的电流源并联路数与级联JFET的个数成线性反比例关系，极大减小电流源的并联支路数，可较大程度的优化太阳阵模拟器的体积和简化电路结构。

技术领域

本发明涉及太阳阵模拟器技术领域，尤其涉及一种应用于太阳阵模拟器的线性压控电流源拓扑结构及太阳阵模拟器。

背景技术

太阳阵模拟器一般分为三个基本环节，功率级设计、控制系统以及基准发生技术。功率级设计架构主要分为两种构架，分别为线性功率级架构和开关功率级架构。在中小功率等级条件下，一般采用线性功率级架构来实现，线性功率级实现方案即为采用功率晶体管，控制其工作于线性可变电阻区，从而实现恒流输出的特性。并且采用多路线性电流源并联的方式以提高其处理功率的能力，其处理功率的能力取决于热控设计，采用线性功率级架构方案的太阳阵模拟器电源输出质量高，动态性能优良，主要适用于航天、军事等对太阳阵模拟器测试设备动态性能要求较高的场合。

在大功率的应用场合一般采用开关功率级方案，开关型PV源模拟器为了实现I-V功率曲线输出功能，需要工作于降压模式，不同的开关功率级光伏源模拟器开关型拓扑可以是单相DC-DC Buck变换器，三相AC-DC电压源以及电流源整流器，半桥和全桥DC-DC变换器，以及LLC谐振DC-DC变换器，还有其他功率级拓扑如带电流门限的直流可编程功率电源，带可变电阻器的直流功率电源或是可控开关电阻以及有源功率负载。采用开关方案作为太阳阵模拟器功率级实现构架可以处理较高的功率，适用于一般光伏工业测试场合以及对太阳阵模拟器动态性能要求不高的场合。

采用线性功率级方案的太阳阵模拟器，一般采用线性电流型输出，并采用多路线性压控电流源进行并联来提高功率处理能力。由于受到体积和空间物理大小的限制，可完成的并联路数有限，输出功率一般较小，适用于动态特性要求较高并且输出模拟I-V精度教导的中小功率场合。

总结以上实现太阳阵模拟器的两种实现构架方案，线性功率级方案的太阳阵模拟器具有优良的动态特性，模拟器输出的电压电流模拟精度较高，但是受到功率的限制，并且效率低，产生大量的热，体积庞大，所以很难应用于大功率场合。

开关功率级方案虽然效率高，可实现大功率处理的能力，但是相对于线性功率级方案的输出电压电流纹波较大，供电质量一般；并且动态性能较差，不适用于大功率以及高动态特性需求的场合。

但是针对航天和军事等对测试电源的动态响应和功率输出精度要求较高的场合，开关型功率级方案无法满足该指标要求，一般采用线性功率级方案。现存的线性功率级方案拓扑很难做到较大功率的输出能力，并且为了提高处理功率的能力，采用多路线性电流源进行并联的方案来实现。但是由于体积和空间物理距离的限制，一般的设计的线性功率级拓扑无法实现较多路数的并联，以及没有完整的线性电流源的晶体管选择优化方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种应用于太阳阵模拟器的线性压控电流源拓扑结构及太阳阵模拟器，以优化线性功率级的太阳阵模拟器，减小线性电流源的并联支路数，可较大程度的优化太阳阵模拟器的体积和简化电路结构。

为了达到上述目的，本发明提出一种应用于太阳阵模拟器的线性压控电流源拓扑结构，包括：三端口线性功率复合晶体管，所述三端口线性功率复合晶体管由多个N沟道常开型JFET与N沟道常闭型MOSFET级联构成。

其中，所述三端口线性功率复合晶体管由一个N沟道常闭型MOSFET充当级联支路的最低端功率晶体管M，以及与M相级联的若干相同型号的N沟道常开型JFET构成。