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| 参考设计4374
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雪崩光电二极管(APD)偏置电源及其电流监测 |
| Subbarami Reddy |
摘要:本文提供的参考设计用于实现APD偏置电源及其电流监测。基于MAX15031 DC-DC转换器,该电路能够将2.7V至11V范围的输入电压经过DC-DC电源转换器后得到一个70V、4mA电源。
下面列出了参考设计的主要规格、详细的原理图(图1)以及材料清单(表1)。
设计规格与配置
- 2.7V至11V较宽的输入电压范围
- 70V输出电压
- 4mA输出电流
- 400kHz固定开关频率
- -40°C至+125°C工作温度范围
- 微型、8mm x 12mm电路板尺寸
参考设计原理图
图1所示为参考设计的原理图,输入电压范围为2.7V至5.5V。将CP引脚连接到VIN、去掉电荷泵电容(C3),该电路可接受5.5V至11V输入范围。

图1. MAX15031升压转换器原理图,FSW = 400kHz (固定)。
表1. 材料清单(BOM)
| Designator |
Value |
Description |
Part |
Footprint |
Manufacturer |
Quantity |
| C1 |
1µF, 10V |
Capacitor |
GRM155R61A105KE15 |
0402 |
Murata |
1 |
|
C2, C4 |
0.1µF, 16V |
Capacitors |
GRM155R71C104KA88 |
0402 |
Murata |
2 |
| C3, C6 |
0.01µF, 25V |
Capacitors |
GRM155R71E103KA01D |
0402 |
Murata |
2 |
| C5, C8 |
0.1µF, 100V |
Capacitors |
GCM21BR72A104KA37L |
0805 |
Murata |
2 |
| C7 |
0 |
Capacitor |
Open |
0402 |
Open |
1 |
| D1 |
100V, 150mA |
Schottky diode |
BAT46W-7-F |
SOD-123 |
Diodes Inc. |
1 |
| L1 |
4.7µH |
Inductor |
ME3220-472MLB |
3mm x 3mm |
Coilcraft |
1 |
| R1 |
348kΩ |
Resistor |
SMD, 1%, 0.125W |
0402 |
Vishay |
1 |
| R2 |
6.34kΩ |
Resistor |
SMD, 1%, 0.125W |
0402 |
Vishay |
1 |
| R3, R6 |
10kΩ |
Resistors |
SMD, 1%, 0.125W |
0402 |
Vishay |
2 |
| R4 |
100Ω |
Resistor |
SMD, 1%, 0.125W |
0402 |
Vishay |
1 |
| R5 |
3.16kΩ |
Resistor |
SMD, 1%, 0.125W |
0402 |
Vishay |
1 |
| U1 |
MAX15031 |
Boost converter |
MAX15031ATE+ |
16-TQFN-EP |
Maxim |
1 |
表示本设计性能的波形图
图2和图3给出了图1所示电路的工作性能,从LX节点的电压波形可以看出,转换器工作在非连续模式。输入(VIN)保持为3.3V,电路设计为产生70V输出电压(VOUT)。

图2. 3.3V输入时的VIN (通道1)、VOUT (通道2)和APD (通道3)。

图3. VIN = 3.3V、APD电流为4mA时的LX节点电压(通道1)、VOUT (通道2)和APD输出(通道3)。

图4. VIN = 3.3V、APD电流为4mA时的输入纹波(通道1)和输出纹波(通道2)。
图4给出了输入电压为3.3V、负载电流为4mA时,输入(VIN)纹波和输出(VOUT)纹波。
图5所示波形是当输出电流到达电流门限时RLIM引脚的电压波形。此时的电流门限设置在4mA,达到电流门限时,RLIM两端的电压为1.245V。

图5. APD电流为4mA时的APD输出(通道2)、VIN (通道3)以及APD电流监测输出(即RLIM两端电压) (通道4)。
效率测试
输入电压为3.3V和5V,负载电流在0至4mA范围变化时,对测试结果进行计算得到系统的整体效率,图6所示为70V输出条件下的效率曲线。

图6. 3.3V和5V输入时,效率与负载电流的对应关系曲线。
PCB设计
图7所示为参考设计布局,仅占用12mm x 8mm极小的电路板尺寸。图8和图9分别显示了顶层和底层元件布局。

图7. 参考设计电路板布局,尺寸为12mm x 8mm。

图8. 顶层元件布局

图9. 底层元件布局
| 相关型号 | |
APP 4374: Jul 08, 2009
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