CN202601624U - 一种雪崩光电二极管增益温漂自动补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种雪崩光电二极管增益温漂自动补偿装置，包括升压电路和增益温漂自动补偿电路，升压电路的输出端与增益温漂自动补偿电路输入端相连。本实用新型能有效实现雪崩光电二极管增益的自动补偿，解决雪崩光电二极管工作受环境温度影响的问题，成本更低、体积更小、功耗更省。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种温度自动补偿装置，特别涉及一种雪崩光电二极管增益温漂自动补偿装置。
背景技术
雪崩光电二极管（APD）以其极高的灵敏度（增益）在光电探测技术领域获得广泛的应用。然而，APD的温度漂移严重影响其增益稳定性，故必须严格控制APD随温度变化对其雪崩增益的影响。理论已证明APD的增益是关于其偏压（V）与温度（T）的函数，二者共同决定APD工作时增益的大小，而维持APD增益恒定条件下其偏压与温度存在一定线性关系。传统的方法是给雪崩光电二级管加上恒温装置使其温度保持不变，但是增加了系统功耗与成本。
为了保证APD增益恒定，通常采用温度调节反向偏置电压控制技术，中国实用新型公开说明书专利号为200420034040.X公开了一种雪崩光电二极管温度偏置电压测试设备，通过在电压产生部分设置升压转换器及控制装置如单片机，来补偿APD的偏置电压，这样虽可以APD偏压随温度按一定规律变化，维持APD增益基本恒定，但仅设置升压器会造成测试设备对APD温度变化反应不灵敏，施于APD的偏压会滞后，导致测试数据偏差过大。
中国实用新型公开说明书专利号为201019146032.1公开了对雪崩光电二极管偏置电压进行温度补偿的电路。该专利只提供对偏置电压进行温度补偿的方法，显然满足不了APD稳定工作时对偏置电压的需求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种雪崩光电二极管增益温漂自动补偿装置。该增益温漂自动补偿装置对APD温度变化反应灵敏，能够在低成本、低功耗的条件下满足APD在稳定工作状态下对偏置电压的需求。
本实用新型的技术方案：一种雪崩光电二极管增益温漂自动补偿装置，包括升压电路和增益温漂自动补偿电路，升压电路的输出端与增益温漂自动补偿电路输入端相连。
前述的增益温漂自动补偿装置中，所述增益温漂自动补偿电路包括补偿电路、电压比较电路、采样电路与基准电压电路，补偿电路的输入端连接升压电路的输出端，补偿电路的一个输出端连接采样电路的输入端，电压比较电路的一个输入端连接采样电路的输出端，电压比较电路的另一个输入端连接基准电压电路的输出端，电压比较电路的输出端连接补偿电路。
前述的增益温漂自动补偿装置中，所述补偿电路包括三极管Q1，电压比较电路包括三极管Q2、电阻R3，三极管Q1的集电极连接升压电路，三极管Q1的发射极连接采样电路，三极管Q1的基极连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极连接基准电压电路，三极管Q2的基极连接采样电路，电阻R3一端连接三极管Q1与升压电路的公共端，电阻R3的另一端连接三极管Q1与三极管Q2的公共端。
前述的增益温漂自动补偿装置中，所述采样电路包括负温度系数热敏电阻RT1、补偿电阻R2、变阻器VR1和电阻R1，负温度系数热敏电阻RT1与补偿电阻R2并联后经变阻器VR1、电阻R1连接补偿电路的输出端，同时变阻器VR1和电阻R1的连接点与电压比较电路的输入端连接。
前述的增益温漂自动补偿装置中，所述升压电路包括功率电感L1、二极管D1、开关场效应管T1和脉冲发生电路IC，功率电感L1连接二极管D1的正极，功率电感L1与二极管D1的公共端连接开关场效应管T1的源极，开关场效应管T1的栅极连接脉冲发生电路IC的输出端，脉冲发生电路IC的另一端与开关场效应管T1的漏极并联接地。
前述的增益温漂自动补偿装置中，所述增益温漂自动补偿电路的输出端连接有滤波电路。
前述的增益温漂自动补偿装置中，所述滤波电路为RC滤波电路。
与现有技术相比，本实用新型通过升压电路和增益温漂自动补偿电路连接在一起构成了一种雪崩光电二极管增益温漂自动补偿装置。
本实用新型升压电路利用斩波升压原理，对ATX直流低压进行升压，通过改变脉冲发生电路输出脉冲波宽度可以得到所需高压；增益温漂自动补偿由补偿电路、采样电路与基准电压电路构成，输出偏置电压经滤波电路后供给APD工作；采样电路，由负温度系数热敏电阻与补偿电阻构成，根据环境温度变化采样得到的不同电压与基准电压比较，再将比较值反馈到补偿电路，经补偿电路调节输出电压，从而达到APD增益温漂自动补偿；滤波电路为RC滤波电路，起到限流、滤除高压纹波和降低电压噪声作用。本实用新型能有效实现雪崩光电二极管增益的自动补偿，解决雪崩光电二极管工作受环境温度影响的问题，成本更低、体积更小、功耗更省。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图；
图2是本实用的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
实施例。一种电机端盖的连接结构，构成如图1、图2所示，包括升压电路和增益温漂自动补偿电路，升压电路的输出端与增益温漂自动补偿电路输入端相连。
增益温漂自动补偿电路包括补偿电路、电压比较电路、采样电路与基准电压电路，补偿电路的输入端连接升压电路的输出端，补偿电路的一个输出端连接采样电路的输入端，电压比较电路的一个输入端连接采样电路的输出端，电压比较电路的另一个输入端连接基准电压电路的输出端，电压比较电路的输出端连接补偿电路。
补偿电路包括三极管Q1，电压比较电路包括三极管Q2、电阻R3，三极管Q1的集电极连接升压电路，三极管Q1的发射极连接采样电路，三极管Q1的基极连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极连接基准电压电路，三极管Q2的基极连接采样电路，电阻R3一端连接三极管Q1与升压电路的公共端，电阻R3的另一端连接三极管Q1与三极管Q2的公共端。
采样电路包括负温度系数热敏电阻RT1、补偿电阻R2、变阻器VR1和电阻R1，负温度系数热敏电阻RT1与补偿电阻R2并联后经变阻器VR1、电阻R1连接补偿电路的输出端，同时变阻器VR1和电阻R1的连接点与电压比较电路的输入端连接。
升压电路包括功率电感L1、二极管D1、开关场效应管T1和脉冲发生电路IC，功率电感L1连接二极管D1的正极，功率电感L1与二极管D1的公共端连接开关场效应管T1的源极，开关场效应管T1的栅极连接脉冲发生电路IC的输出端，脉冲发生电路IC的另一端与开关场效应管T1的漏极并联接地。
增益温漂自动补偿电路的输出端连接有滤波电路。
滤波电路为RC滤波电路。
如图2所示，升压电路包括：电路电源E1、功率电感L1、脉冲发生电路IC、二极管D1、电容C1、开关场效应管T1与电阻R5，电路电源E1正极与功率电感L1一端连接，功率电感L1另一端与二极管D1正极相连，且公共端与开关场效应管T1的源极相连，二极管D1负极与电容C1和电阻R5公共端相连，开关场效应管T1的栅极连脉冲发生电路IC的PWM脉冲波输出端，电阻R5另一端与三极管Q1集电极相连，电路电源E1负极与脉冲发生电路IC一脚、开关场效应管T1的漏极、电容C1一端及脉冲发生电路IC的另一端并联接地。工作时，升压电路对ATX直流低压进行升压。
当功率电感L1与电容C1足够大，则电路电源E1向功率电感L1充电电流为I1
当开关场效应管T1导通时，电路电源E1向功率电感L1充电，充电电流为I1，同时电容C1的电压向负载供电，因电容C1足够大，输出电压Ux为恒定值记为Ux。设开关场效应管T1导通时间为ton，此阶段功率电感L1上积蓄的能量为E1I1ton.
当开关场效应管T1断开时，电路电源E1与功率电感L1通过二极管D1向电容C1充电并向负载供电。设开关场效应管T1断时间为toff，则此期间功率电感L1释放能量为（Ux-E1）I1toff。
稳态时，一个周期T中功率电感L1积蓄的能量等于释放的能量，即：
E1I1 ton.=（Ux-E1）I1 toff
化简得：Ux= （ton+ toff）*E1/ toff=E1*T/ toff
开关场效应管T1的通断时间取决与脉冲发生电路IC输出PWM脉冲宽度，因此，要获得所需偏置电压Ux，通过控制脉冲发生电路IC输出PWM占空比即可。
补偿电路电路包括三极管Q1，电压比较电路包括电阻R3和三极管Q2。采样电路包括负温度系数热敏电阻RT1与补偿电阻R2，温度系数热敏电阻RT1与补偿电阻R2并联后再串连变阻器VR1，变阻器VR1串联电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接补偿电路的输出端。
滤波电路为为RC滤波电路，包括电阻R6和电容C2，电阻R6一端连接补偿电路的输出端，电阻R6另一端连接APD，电容C2一端连接电阻R6与APD的公共端，电容C2另一端接地。
基准电压电路包括电阻R4和二极管Dz。RT1与R2并联后一端连变阻器VR1的滑动端，另一端与Dz并联后接地。
Q2基极与R1和VR1公共端相接，Q2发射极与R4和Dz公共端相接，Q2集电极与R3一端和Q1基极相接，Q1发射极与R1另一端相接，Q1集电极与R3和R4公共端相接。
如图2所示，Ui为增益自动补偿电路的输入偏置电压，Uo为增益自动补偿电路的输出偏置电压。Q2与R3构成电压的比较放大电路，R4与Dz构成基准电压电路，Ud为基准电压。Uv为反馈采样电压。当环境温度变化，反馈采样电压Uv发生，Uv与Ud之差经放大后送给Q1,调节输出偏置电压Uo，从而起到自动调节增益补偿。
Claims (7)
1.一种雪崩光电二极管增益温漂自动补偿装置，其特征在于：包括升压电路和增益温漂自动补偿电路，升压电路的输出端与增益温漂自动补偿电路输入端相连。
2.根据权利要求1所述的雪崩光电二极管增益温漂自动补偿装置，其特征在于：所述的增益温漂自动补偿电路包括补偿电路、电压比较电路、采样电路与基准电压电路，补偿电路的输入端连接升压电路的输出端，补偿电路的一个输出端连接采样电路的输入端，电压比较电路的一个输入端连接采样电路的输出端，电压比较电路的另一个输入端连接基准电压电路的输出端，电压比较电路的输出端连接补偿电路。
3.根据权利要求2所述的雪崩光电二极管增益温漂自动补偿装置，其特征在于：所述的补偿电路包括三极管Q1，电压比较电路包括三极管Q2、电阻R3，三极管Q1的集电极连接升压电路，三极管Q1的发射极连接采样电路，三极管Q1的基极连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极连接基准电压电路，三极管Q2的基极连接采样电路，电阻R3一端连接三极管Q1与升压电路的公共端，电阻R3的另一端连接三极管Q1与三极管Q2的公共端。
4.根据权利要求2或3所述的雪崩光电二极管增益温漂自动补偿装置，其特征在于：所述的采样电路包括负温度系数热敏电阻RT1、补偿电阻R2、变阻器VR1和电阻R1，负温度系数热敏电阻RT1与补偿电阻R2并联后经变阻器VR1、电阻R1连接补偿电路的输出端，同时变阻器VR1和电阻R1的连接点与电压比较电路的输入端连接。
5.根据权利要求1-3任一项所述的雪崩光电二极管增益温漂自动补偿装置，其特征在于：所述的升压电路包括功率电感L1、二极管D1、开关场效应管T1和脉冲发生电路IC，功率电感L1连接二极管D1的正极，功率电感L1与二极管D1的公共端连接开关场效应管T1的源极，开关场效应管T1的栅极连接脉冲发生电路IC的输出端，脉冲发生电路IC的另一端与开关场效应管T1的漏极并联接地。
6.根据权利要求1-3任一项所述的雪崩光电二极管增益温漂自动补偿装置，其特征在于：所述的增益温漂自动补偿电路的输出端连接有滤波电路。
7.根据权利要求6所述的雪崩光电二极管增益温漂自动补偿装置，其特征在于：所述的滤波电路为RC滤波电路。
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| CN104613986A (zh) * | 2015-02-05 | 2015-05-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于最小二乘法拟合曲线补偿光电编码器基准电压的方法 |
| CN113588121A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-11-02 | 中铁二十二局集团有限公司 | 隧道温度的检测方法 |
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