圖3和圖4,一種太陽電池電容時域測試裝置,包括:
[0037]DC電源,該DC電源的電壓調節范圍是0V?20V ;
[0038]脈沖發生電路,所述脈沖發生電路的控制端子Portl與場效應管Q的柵極電連接,所述脈沖發生電路用于控制驅動場效應管Q的開關,同時控制所述開關控制電路的開關;
[0039]場效應管Q,該場效應管Q用于當所述太陽電池飽和后放電的通路;
[0040]開關控制電路,該開關控制電路包括與脈沖發生電路輸出端子電連接的脈沖控制端子Portl、與DC電源輸出端子電連接的取電端子VCC、與恒定直流電源輸出端子連接的取電端子Vd、與場效應管Q的漏極電連接的端子Port2 ;該脈沖控制端子Portl通過第四電阻R4與第四PNP三極管T4的發射極電連接,該第四PNP三極管T4的基極接地,該第四PNP三極管T4的集電極通過第五電阻R5與第三NPN三極管T3的基極電連接;該第三NPN三極管T3的發射極接直流電源Vd為-5V,第五電阻R5通過第六電阻R6與第三NPN三極管T3的發射極電連接;該第三NPN三極管T3的集電極通過第十電阻R10與取電端子VCC電連接;該取電端子VCC與第一 PNP三極管T1的發射極電連接,該第一 PNP三極管T1的集電極與二極管D1的正極電連接,該二極管D1負極通過第一電阻R1與端子Port2電連接;該第一PNP三極管T1的基極通過第八電阻R8與第二 NPN三極管T2的集電極電連接;該第二 NPN三極管T2的基極與第三NPN三極管T3的集電極電連接;該第二 NPN三極管T2的發射極接直流電源Vd為-5V ;該第二 NPN三極管T2的基極和發射極之間連接有第七電阻R7 ;取電端子VCC和第一 PNP三極管T1的基極之間連接有第九電阻R9 ;
[0041]所述端子Port2與場效應管Q的漏極電連接;
[0042]所述場效應管Q的漏極、待測電阻Rs、太陽電池S、所述場效應管Q的源極依次串聯組成第一回路;
[0043]DC電源、開關控制電路、場效應管Q的漏極、待測電阻Rs、所述場效應管Q漏極、太陽電池S組成第二回路;
[0044]第一示波器,該第一示波器與測試電阻Rs并聯;
[0045]第二示波器,該第二示波器與太陽電池S并聯。
[0046]在上述優選實施例中:所述太陽電池通過同軸電纜分別與場效應管Q的源極、待測電阻Rs連接。
[0047]上述優選實施例的測試原理如下:脈沖發生電路的輸出端輸出為占空比為1的高低電平,脈沖發生電路的輸出端分別與開關控制電路的使能端和場效應管的柵極電連接,當脈沖發生電路的輸出為低電平時,開關控制電路使能并導通,與此同時場效應管截止,直流電源通過開關控制電路、待測電阻、對太陽電池電容充電至飽和,當脈沖發生電路信號為高電平時,開關控制電路使能端截止,與此同時場效應管開啟,之前被充滿電的太陽電池電容通過待測電阻、場效應管進行放電,該放電過程中,利用第一示波器記錄待測電阻的放電曲線,利用第二示波器記錄太陽電池的放電電壓,將第一示波器待測電阻的放電曲線進行數值積分,得到太陽電池在待測電阻上放電的總電量A Q,通過第二示波器獲得太陽電池的放電電壓AU,由公式C= AQ/AU獲得太陽電池的動態電容。
[0048]請參閱圖2,所述脈沖發生電路中:P〇rtl用于控制驅動場效應管Q的開關,同時控制所述開關控制電路中T3的開關,使第三NPN三極管T3與場效應管Q互補開啟與閉合;
[0049]請參閱圖3,開關控制電路中:第一電阻R1用于限流電阻,二極管D1用于阻止太陽電池S電容對電源VCC放電,使太陽電池僅對分流支路的場效應管Q進行放電。三極管T4用于電位平移,第一 PNP三極管T1,第二NPN三極管T2,第三NPN三極管T3組成開關電路,受Port 1的脈沖發生器控制,同時保證第一 PNP三極管T1,第二NPN三極管T2,第三NPN三極管T3與場效應管Q互補開啟與閉合,第九電阻R9保證了第一 PNP三極管T1的退飽和。發射極接直流電源Vd大小為-5V的負電源保證第一 PNP三極管T1管的0電平開啟。
[0050]上述具體實施例中:太陽電池電容時域測試裝置的測試方法,主要包括如下步驟:
[0051]1、電路建立:該優選實施例中的太陽電池選擇的是GaAs太陽電池。為減小由于噪聲的影響,應采用短的同軸電纜連接太陽電池。調節DC電源輸出電壓,使測試GaAs太陽電池電壓為0.2V。當脈沖發生電路輸出為低電平時,開關控制電路打開,同時分流支路的場效應管處于截止狀態,DC電源將太陽電池電容充電至飽和,用第二示波器檢測太陽電池兩端電壓的不斷變化。當脈沖發生電路輸出為高電平時,開關控制電路截止,同時分流支路的場效應管打開,太陽電池電容對分流支路的場效應管進行放電,該瞬時電流放電時間和放電電流可以從測待電阻的第一示波器兩端獲得。調節DC電源電壓,使測試GaAs太陽電池電壓分別為〇.4V、0.6V、0.8V、IV,分別記錄第一示波器測試的待測電阻的電壓變化,記錄第二示波器太陽電池電壓的變化。
[0052]2、數據處理:經過數據處理可以得到太陽電池電容對待測電阻的放電電流隨時間變化曲線,該曲線下方的區域就是總電量Q,除以相應的太陽電池偏壓得到電池的等效電容。以圖5a為例,調節DC電源電壓,使太陽電池兩端電壓為0.2V,開啟脈沖電路,該脈沖電路的輸出如圖5a所示的短虛線,從第二示波器采集太陽電池兩端變化電壓如圖5a所示的長虛線,從第一示波器采集待測電阻兩端電壓變化如圖5a所示中的實線。將圖5a中的待測電阻的曲線單獨取出,為多個離散的點,離散點的縱坐標為待測電阻兩端電壓,將離散點的縱坐標分別除以該電阻的阻值,得到多個離散點的電流,以得到的電流為縱坐標,以原離散點的橫坐標重新繪制曲線,得到第二曲線,該第二曲線為通過待測電阻電流隨時間變化曲線,該曲線與時間軸之間圍成的面積為該0.2V下放電總電量Q1。該所圍面積可以通過線性積分得到。將0.2V下得到的放電總電量Q1除以0.2V即得到0.2V下太陽電池的電容。
[0053]圖5b,圖5c,圖5d分別是調節DC電源,使太陽電池兩端電壓為0.4V,0.6V,0.8V下的測試結果。對以上測試結果采用圖5a所述的辦法,可以計算得到幾個不同電壓下的太陽電池的電容,對所有計算得到的電容值取平均值,得到該待測太陽電池的電容。
[0054]本次測試了空間用GaAs太陽電池的電容,由于該電池的電容與電池兩端電壓平方根成反比。對放電曲線只需進行一次積分即可。
[0055]3、數據準確度:為測試該測試方法的準確度,采用該方法對靜態電容器件分別大小為0.21uF,0.47uF,0.95uF的三個電容器進行測試,直流DC偏壓從0.2到IV,步長間隔0.2V。得到的測試結果與已經標定的電容器件進行對比,結果基本一致。另外采用矢量網絡分析儀測試10片太陽電池的小信號交流工作點在頻域范圍內的響應,在頻域的響應進行多次積分疊代得到的太陽電池電容測試結果與發明采用的時域方法進行測試結果進行比較,平均誤差僅為2.3%。
[0056]4、測試結果:對編號為5E684-9-2的GaAs太陽電池測試出的結果如圖6所示,該結果與以往采用網絡分析儀測試的結果一致。該測試方法可以用于空間系統衛星太陽陣電池的檢驗和測試,保障空間太陽電池陣的可靠性。
[0057]以該太陽電池電容時域測試裝置的測試方法對所