[发明专利]一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络

说明书

本发明提供一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络，包括：负载支路和线性调整管旁路；线性调整管旁路和负载支路并联；其中，线性调整管作为线性压控电流源，通过控制线性调整管压控端电压实现对线性调整管旁路电流的控制，以在负载电流调控阶段根据预设负载电流值对负载电流的大小进行调节，使负载电流稳定在预设负载电流值。在负载电流调控阶段，通过在线性调整管旁路串联RC网络，并通过开关管控制电容器充放电，调节电容器电压，从而降低线性调整管电压，减小线性调整管功耗。该方法不影响线性调整管的电流控制特性，在不影响原有功能的前提下，减少了线性调整管的使用数量。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，更具体地，涉及一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络。

背景技术

在诸多科学装置及医疗设备中，要求电流的稳定度达到百万分之一（ppm，partpermillion）级别，例如，中科院物理研究院的稳态强磁场装置、核磁共振相关的科学研究和医疗设配、以及上海瑞金医院质子治疗示范装置都要求电流稳定度优于50 ppm，甚至达到1 ppm。通常无源滤波器无法达到如此高的稳定度，现有设备基本采用并联有源滤波器或同时使用无源滤波器和并联有源滤波器，通过额外添加电源设备根据电流检测值对电流进行主动补偿来滤除电源中的纹波。在直流稳态装置或可调压装置中，并联有源滤波器只需滤除纹波，所需输出电流很小，即使电压较高，设备功率也不大，因此可以接受。但是，纹波补偿要求补偿电源本身具有很高的精度，这是一个很大的挑战。另外，受电源功率限制，该方法难以实现大范围电流调控。假如可以在没有外加电源的情况下，实现电流的主动补偿对节约成本、降低技术难度大有裨益。专利CN201810411004.7公开一种基于半导体器件处于线性区放大时的流控特性，提出一种吸电流并联型线性电流调控网络，对电流进行高精度调控，以产生高稳定度平顶脉冲磁场。该方法即适用于电流纹波的滤除，也适用于电流的大范围调控。但是，并联旁路中半导体器件作为线性调整管使用，在工作中过程中承受的端电压较高，导致功耗很大，因此需要并联多个半导体器件，价格昂贵。为此，专利申请CN110581641A公布了一种减小线性调整管功耗的装置和方法，但是，通过额外添加电源设备对线性调整管的串联电阻进行电流注入，下文简称为电流注入法，抑制线性调整管的端电压，减小其功耗。该方法可以减少装置的半导体使用数量，大幅度的节约了成本。但是其存在以下不足：其一是，需要添加电流注入电源，成本高，开发周期长，使用较为复杂；其二是，该方法将线性调整管的能量损耗转移到了电阻上，装置总的能量损耗增加了。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络，旨在解决并联型线性电流调控网络中线性调整管功耗大、并联数量多的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络，包括：负载支路和线性调整管旁路；所述线性调整管旁路和负载支路并联；

所述线性调整管旁路包括：线性调整管、第一电阻、电容、第二电阻、开关管以及控制单元；

所述第一电阻和电容串联构成第一串联支路，所述第二电阻和开关管正向串联构成第二串联支路；所述第一串联支路和第二串联支路并联组成所述线性调整管的调压网络；所述线性调整管的第三端与所述调压网络的一端正向串联；线性调整管第二端连接所述控制单元，所述控制单元连接所述开关管的驱动端；线性调整管的第一端和调压网络的另一端构成所述线性调整管旁路的两端；控制单元用于调控线性调整管第二端的电压以及用于控制所述开关管的通断；所述线性调整管的正向电流大小受其第二端的电压控制，所述线性调整管第一端和第三端之间的电压作为线性调整管的端电压；