实现APD偏置电压大范围负压的电路

摘要

本发明涉及APD偏置电压大范围负压调整的领域。本发明的技术方案为：一种实现APD负极性大范围可调整偏置电压电路，降压型悬浮隔离地DC/DC变换模块的输入端正极连接系统供电+V，输入端的负极与系统地相连；降压型悬浮隔离地DC/DC变换模块的输出端正极与一升压型DC/DC变换模块的输入正极连接，同时与调控该DC/DC电压的控制回路的供电端正极相连，等等。本发明可以解决2个技术难题：低于－36V的低噪声负压变换问题；此负压能够在高于80V范围内可调控，且控制信号是正常0～5V内变化的模拟或数字信号；这个方法利用改变电势参考点的方法，解决了用低电压控制回路获得反向大范围电压变换的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及APD偏置电压大范围负压调整的领域。

背景技术

在光时域反射分析仪中，APD偏置要求负偏置(如图1)，且一般电压在-20V以上直至-100V范围内，APD最佳的偏置电压一般在0.9V_BR(V_BR为击穿电压)，过高偏置可能会引起APD管击穿，过低偏置电压不能使APD工作在最优信噪比条件下，使系统性能下降，同时APD的V_BR受温度影响极大，温度上升V_BR上升，温度下降V_BR下降，因此使用固定式偏置电路方法无法适应宽温下APD工作在最佳信噪比条件下的要求。

发明内容

本发明的目的是解决固定式偏置电路方法无法适应宽温下APD工作在最佳信噪比条件下的问题，提供一种实现APD偏置电压大范围负压的电路。

本发明的技术方案为：一种实现APD负极性大范围可调整偏置电压电路，如图2，降压型悬浮隔离地DC/DC变换模块的输入端正极连接系统供电+V，输入端的负极与系统地相连；降压型悬浮隔离地DC/DC变换模块的输出端正极与一升压型DC/DC变换模块的输入正极连接，同时与调控该DC/DC电压的控制回路的供电端正极相连，降压型悬浮隔离地DC/DC变换模块输出端的负极与升压型DC/DC变换模块的地相连，同时与所述的控制回路的地相连；所述的升压型DC/DC变换模块的输出端正极与一二极管倍压网络的输入端正极相连，所述的控制回路的输出端与升压型DC/DC变换模块的反馈端相连，将所述的二极管倍压网络的输出端正极与系统地相连，所述的二极管倍压网络的输出端正极与两个串联的取样电阻相连，串联电阻的公共端与所述的控制回路的输入相连，串联电阻的另一端与所述的降压型悬浮隔离地DC/DC变换模块的输出端负极相连；相对于系统地，所述的降压型悬浮隔离地DC/DC变换模块的输出端负极的电压为-V。

所述的降压型悬浮隔离地DC/DC变换模块的输入端正极连接系统供电+V，一般从+8V至+18V。

系统供电为+V，用悬浮隔离电源电路变换+5V供电回路，此电路可以为降压型开关DC/DC隔离型直流稳压电源，输入级与输出级零参考不共地，以输出级+5V为供电端，进行二次DC/DC变换，输出1-20V直流，再经二极管倍压输出+5～+100V直流电压，此电压经取样电阻输入5V供电的控制回路后改变DC/DC参考电压，从而调控输出电压变化为+5V～+100V间的某一电压，由于系统供电与变换回路悬浮隔离，因此，如果将输出电压2的高电位点与系统地相连，相对系统地而言，可以得到-V，即-5V～-100V范围内的电压。

本发明的有益效果：

本发明可以解决2个技术难题：

1.低于-36V的低噪声负压变换问题。一般的仪表或设备中供电均为低电压正压，如何实现由低的正压变换为超过-36V低压，变换压差在40V以上，很少有集成电路直接完成，如果用直接变换的DC/DC开关型电路实现，电路纹波与噪声均较高。

2.此负压能够在高于80V范围内可调控，且控制信号是正常0～5V内变化的模拟或数字信号，如果对负压在大范围内调控，调控电路必须用高于调控范围的负压供电，这又是一个矛盾，即我们要得到一个-80V的负压，先要生成一个＜-80V的供电电压再调控，如果调控范围很大时，效率就很差，甚至不可实现。

这个方法利用改变电势参考点的方法，解决了用低电压控制回路获得反向大范围电压变换的效果。

附图说明

图1：APD偏置原理图(-V为APD偏置电压)

图2：使用悬浮电源设计实现APD偏置电压大范围负压的方法原理图

图3：实施例1的温度自动补偿输出负压范围的原理图

图4：实施例1的温度自动补偿输出负压范围的效果图

图5：实施例2的程控补偿输出负压范围的原理图

图6：实施例2的程控补偿输出负压范围的效果图

实施例1

温度自动补偿输出负压范围的方法：如图3，在此例中，输出电压取样法与温补电阻的检测值相加得到误差信号由加法器合成送给DC/DC的F_B端(反馈端)，从而达到输出负压-V随温度变化的要求。当温度上升，输出电压下降；温度下降，输出电压上升。只要合理的调整取样电阻R1、R2和温补电阻R3、R4的参数和加湿器的网络增益即可达到在温度适应的范围内-V始终处于0.9V_BR点的要求。参阅图4曲线。

实施例2

程控补偿输出负压范围的方法：如图5，本例中，将加法器控制输入端由温补电阻改为DAC控制电压，由于DAC是数字控制，而数字控制系统用系统参考地，所以对DAC的输入数字量用光电耦合器进行隔离。在本例中，-V由系统控制器的数字量进行控制。如图6，此方法可以更灵活控制-V输出，使之达到要求的值。