CN210807074U

CN210807074U - 一种光电探测器的电压调节电路

Info

Publication number: CN210807074U
Application number: CN201922076202.5U
Authority: CN
Inventors: 王品; 句鹏; 李志佳; 张家利; 余金榜
Original assignee: Shenzhen Yuedeng Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Yuedeng Technology Co ltd
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2029-11-27

Abstract

本实用新型实施例公开了一种光电探测器的电压调节电路，连接控制芯片和光电探测器，包括升压模块、配置模块和震荡模块；所述配置模块连接升压模块和震荡模块，升压模块连接光电探测器和控制芯片，震荡模块连接控制芯片；所述升压模块根据控制芯片输出的开关信号来控制工作状态，工作时输出对应的反馈电压并将输入电压升压后输出偏置电压，所述配置模块对反馈电压进行配置后调整偏置电压的压值；震荡模块对反馈电压进行震荡后输出检测电压给控制芯片，控制芯片根据检测电压调整开关信号的占空比，通过调节开关信号的占空比即可实时调节偏置电压的电压，操作方便还增大了电压调节的范围和精度。

Description

一种光电探测器的电压调节电路

技术领域

本实用新型涉及激光雷达术领域，尤其涉及一种光电探测器的电压调节电路。

背景技术

现有的激光雷达测距系统包括发射模块、接收模块和逻辑处理模块，其中接收模块里面用到的光电探测器一般采用PIN光电二极管(PINPD)和雪崩光电二极管(APD)。APD的偏置电压范围在100V到200V之间，在电路设计时常常需要根据APD的实际偏置电压来设计电路供电的电压；对于不确定的偏置电压，需设计成电压可实时调节的方案。

由于APD的偏置电压范围很大，只有设计在最合适的偏置压下，才能发挥其最大作用。现有的电压调节技术常采用可调电阻的方式进行调节，并且APD的升压电路采用的是DC/DC电源芯片加MOS管的方式来实现。通过在硬件单板上用螺丝刀拧滑动变阻器来改变电阻，精度不容易掌握，且手动调节不方便。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种光电探测器的电压调节电路，以解决现有偏置电压采用手动调节不方便的问题。

本实用新型实施例提供一种光电探测器的电压调节电路，其包括升压模块、配置模块和震荡模块；所述配置模块连接升压模块和震荡模块，升压模块连接光电探测器和控制芯片，震荡模块连接控制芯片；

所述升压模块根据控制芯片输出的开关信号来控制工作状态，工作时输出对应的反馈电压并将输入电压升压后输出偏置电压，所述配置模块对反馈电压进行配置后调整偏置电压的压值；震荡模块对反馈电压进行震荡后输出检测电压给控制芯片，控制芯片根据检测电压调整开关信号的占空比。

可选地，所述的光电探测器的电压调节电路中，所述升压模块包括升压芯片、变压器、第一电阻、第一电容、第一二极管和第二二极管；所述升压芯片的VIN脚连接供电端和变压器的第4脚，升压芯片的EN脚连接第一电阻的一端和控制芯片，升压芯片的SW脚连接变压器第2脚和第3脚，升压芯片的FB脚连接配置模块，升压芯片的GND脚和第一电阻的另一端均接地，变压器的第1脚连接第一二极管的第1脚，第一二极管的第2脚连接第二二极管的第1脚；第二二极管的第2脚连接第一电容的一端、配置模块和光电探测器；第一电容的另一端接地。

可选地，所述的光电探测器的电压调节电路中，所述升压模块还包括第二电阻、第二电容和第三电容；所述第二电阻的一端连接变压器的第4脚、供电端和第二电容的一端；第二电阻的另一端连接升压芯片的VIN脚和第三电容的一端，第二电容的另一端和第三电容的另一端均接地。

可选地，所述的光电探测器的电压调节电路中，所述配置模块包括第三电阻、第四电阻和第五电阻；所述第三电阻的一端连接第二二极管的第2脚和第一电容的一端；第三电阻的另一端连接第四电阻的一端、第五电阻的一端和升压芯片的FB脚；第四电阻的另一端接地，第五电阻的另一端连接震荡模块。

可选地，所述的光电探测器的电压调节电路中，所述配置模块还包括第六电阻和第四电容；所述第四电容与第三电阻并联，第六电阻的一端连接第三电阻的另一端和第四电阻的一端，第六电阻的另一端连接升压芯片的FB脚。

可选地，所述的光电探测器的电压调节电路中，所述震荡模块包括第五电容和第七电阻；所述第五电容的一端连接第七电阻的一端和第五电阻的另一端，第五电容的另一端接地，第七电阻的另一端连接控制芯片。

本实用新型实施例提供的技术方案中，光电探测器的电压调节电路包括升压模块、配置模块和震荡模块；所述配置模块连接升压模块和震荡模块，升压模块连接光电探测器和控制芯片，震荡模块连接控制芯片；所述升压模块根据控制芯片输出的开关信号来控制工作状态，工作时输出对应的反馈电压并将输入电压升压后输出偏置电压，所述配置模块对反馈电压进行配置后调整偏置电压的压值；震荡模块对反馈电压进行震荡后输出检测电压给控制芯片，控制芯片根据检测电压调整开关信号的占空比。通过调节开关信号的占空比即可实时调节APD的偏置电压，操作方便还增大了电压调节的范围和精度。

附图说明

图1为本实用新型实施例中光电探测器的电压调节电路的结构图。

图2为本实用新型实施例中光电探测器的电压调节电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请同时参阅图1和图2，本实用新型实施例提供的光电探测器的电压调节电路设置在电路板上，连接控制芯片和光电探测器，所述电压调节电路包括升压模块10、配置模块20和震荡模块30；所述配置模块20连接升压模块10和震荡模块30，升压模块10连接光电探测器和控制芯片，震荡模块30连接控制芯片；所述升压模块10根据控制芯片输出的开关信号PL_APD_SHUTDOWN来控制工作状态，工作时输出对应的反馈电压并将输入电压升压后输出偏置电压VCC_APD，所述配置模块20对反馈电压进行配置后调整偏置电压VCC_APD的压值；震荡模块30对反馈电压进行震荡后输出检测电压APD_POWER_PWM给控制芯片。控制芯片根据检测电压APD_POWER_PWM调整开关信号PL_APD_SHUTDOWN的占空比，即可对应调整偏置电压VCC_APD。

请继续参阅图2，所述升压模块10包括升压芯片U1、变压器L、第一电阻R1、第一电容C1、第一二极管D1和第二二极管D2；所述升压芯片U1的VIN脚连接供电端VCC5V0(由外接的USB供电)和变压器L的第4脚，升压芯片U1的EN脚连接第一电阻R1的一端和控制芯片的一个I/O脚(具体哪个引脚可根据需要设置)，升压芯片U1的SW脚连接变压器L第2脚和第3脚，升压芯片U1的FB脚连接配置模块20，升压芯片U1的GND脚和第一电阻R1的另一端均接地，变压器L的第1脚连接第一二极管D1的第1脚，第一二极管D1的第2脚连接第二二极管D2的第1脚；第二二极管D2的第2脚连接第一电容C1的一端、配置模块20和光电探测器；第一电容C1的另一端接地。

其中，所述升压芯片U1的型号优选为TPS61040DBVR，第一二极管D1和第二二极管D2的型号优选为BAV99W，变压器L的型号优选为B82801A0333A020。所述升压芯片U1的EN脚为控制使能管脚，其连接控制芯片的一个I/O口，根据控制芯片输出的开关信号PL_APD_SHUTDOWN(周期脉冲，如方波)的高低电平来控制升压芯片U1的工作状态。当开关信号PL_APD_SHUTDOWN为高电平时升压芯片U1开始工作，通过变压器L使电流增加，电流通过D1、D2流向第一电容C1存储(还有滤波作用使偏置电压VCC_APD稳定)；当开关信号PL_APD_SHUTDOWN为低电平时升压芯片U1不工作，则变压器L不工作。一个开关周期即开关信号PL_APD_SHUTDOWN的高低切换，经过多个开关周期以后第一电容C1的电压升高，APD的电压采用升压芯片U1加二极管方式，利用倍压的原理可将5V的输入电压VCC5V0升压为200V的偏置电压VCC_APD，偏置电压VCC_APD连接到光电探测器使光电探测器工作。

所述升压模块10还包括第二电阻R2、第二电容C2和第三电容C3；所述第二电阻R2的一端连接变压器L的第4脚、供电端和第二电容C2的一端；第二电阻R2的另一端连接升压芯片U1的VIN脚和第三电容C3的一端，第二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端均接地。通过C2的滤波使变压器L工作更加稳定，通过C3的滤波和R2的限流使升压模块10工作更加稳定。

所述配置模块20包括第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5；所述第三电阻R3的一端连接第二二极管D2的第2脚和第一电容C1的一端；第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的一端、第五电阻R5的一端和升压芯片U1的FB脚；第四电阻R4的另一端接地，第五电阻R5的另一端连接震荡模块30。其中，所述第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5起到配置偏置电压VCC_APD的作用，通过设置对应的阻值，如第三电阻R3的阻值为8.2MΩ，第四电阻R4的阻值为100KΩ，第五电阻R5的阻值为100kΩ，升压芯片U1的FB脚输出的反馈电压的压值为1.233V，这样当占空比为100％时，偏置电压VCC_APD压为：1.233×[1+6.8M/[100K×100K/(100K+100K)]＝203V。

所述配置模块20还包括第六电阻R6和第四电容C4；所述第四电容C4与第三电阻R3并联，第六电阻R6的一端连接第三电阻R3的另一端和第四电阻R4的一端，第六电阻R6的另一端连接升压芯片U1的FB脚。其中，第六电阻R6起到滤波的作用，第四电容C4用于加快升压模块的相应时间，可以减少电路纹波和噪声。

所述震荡模块30包括第五电容C5和第七电阻R7；所述第五电容C5的一端连接第七电阻R7的一端和第五电阻R5的另一端，第五电容C5的另一端接地，第七电阻R7的另一端连接控制芯片的一个I/O口(输出检测电压APD_POWER_PWM。

通过调节开关信号PL_APD_SHUTDOWN的占空比并结合震荡模块30(C5的容值优选为100NF，R7的阻值优选为1K)即可实现对偏置电压VCC_APD的实时调节。占空比即所述开关信号PL_APD_SHUTDOWN的正脉冲(高电平)的持续时间与脉冲总周期的比值，即高电平所占周期时间与整个周期时间的比值。根据实际偏置电压的压值，震荡模块30对升压芯片U1的FB脚输出的反馈电压进行震荡输出波形为周期脉冲的检测电压APD_POWER_PWM给控制芯片。控制芯片根据检测电压APD_POWER_PWM调整开关信号PL_APD_SHUTDOWN的占空比，即可由占空比的方式调节升压芯片U1的FB脚输出的反馈电压，结合配置模块20的配置即可控制偏置电压的范围。

综上所述，本实用新型提供的光电探测器的电压调节电路适用于激光雷达测距系统，用于调节激光雷达的接收模块中APD的偏置电压，通过升压芯片加二极管，利用倍压的原理进行升压，比现有MOS管方式能升到更高的电压，高达200V左右。同时，通过调节开关信号的占空比即可实时调节偏置电压，增大了电压调节范围且精度更准确，操作方便还能提高偏置电压对光的检测性能，提高测距能力，提高产品的性能。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种光电探测器的电压调节电路，连接控制芯片和光电探测器，其特征在于，包括升压模块、配置模块和震荡模块；所述配置模块连接升压模块和震荡模块，升压模块连接光电探测器和控制芯片，震荡模块连接控制芯片；

2.根据权利要求1所述的光电探测器的电压调节电路，其特征在于，所述升压模块包括升压芯片、变压器、第一电阻、第一电容、第一二极管和第二二极管；所述升压芯片的VIN脚连接供电端和变压器的第4脚，升压芯片的EN脚连接第一电阻的一端和控制芯片，升压芯片的SW脚连接变压器第2脚和第3脚，升压芯片的FB脚连接配置模块，升压芯片的GND脚和第一电阻的另一端均接地，变压器的第1脚连接第一二极管的第1脚，第一二极管的第2脚连接第二二极管的第1脚；第二二极管的第2脚连接第一电容的一端、配置模块和光电探测器；第一电容的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的光电探测器的电压调节电路，其特征在于，所述升压模块还包括第二电阻、第二电容和第三电容；所述第二电阻的一端连接变压器的第4脚、供电端和第二电容的一端；第二电阻的另一端连接升压芯片的VIN脚和第三电容的一端，第二电容的另一端和第三电容的另一端均接地。

4.根据权利要求2所述的光电探测器的电压调节电路，其特征在于，所述配置模块包括第三电阻、第四电阻和第五电阻；所述第三电阻的一端连接第二二极管的第2脚和第一电容的一端；第三电阻的另一端连接第四电阻的一端、第五电阻的一端和升压芯片的FB脚；第四电阻的另一端接地，第五电阻的另一端连接震荡模块。

5.根据权利要求4所述的光电探测器的电压调节电路，其特征在于，所述配置模块还包括第六电阻和第四电容；所述第四电容与第三电阻并联，第六电阻的一端连接第三电阻的另一端和第四电阻的一端，第六电阻的另一端连接升压芯片的FB脚。

6.根据权利要求4所述的光电探测器的电压调节电路，其特征在于，所述震荡模块包括第五电容和第七电阻；所述第五电容的一端连接第七电阻的一端和第五电阻的另一端，第五电容的另一端接地，第七电阻的另一端连接控制芯片。