基于TPS61175 的BOOST 升压及电荷泵倍压电路设计

陈良洲，鲁猛，陈有林

（华中科技大学机械学院，湖北武汉 430070）

雪崩光电二极管（APD）是一种基于强电场作用下的雪崩倍增效应而实现内增益的新型光敏元件，具有量子效率高、灵敏度高、线性工作范围大、功耗低等优点，可应用于微弱光信号检测、单光子探测、微光成像等领域[1-4]。APD 的倍增效应与其击穿电压和所施加的反向偏压有关，并且不同的偏压大小还决定着APD 的工作模式，包括普通二极管模式、线性模式和盖革模式[5-6]，分别适用于不同的工作场合。以激光测距系统为例，为完成对激光回波信号的检测，APD 所需反向偏压通常在几十伏到几百伏之间，对于许多输入电压在12 V 以下并且要求输出纹波小于10 mVpp 的光模块中，该偏压电源的设计成为一大难点。并且，APD 的击穿电压会随着环境温度的变化而变化[7-8]，因此要想使APD 保持稳定的增益，该偏压电源还需具备动态调节功能。为解决上述问题，该文基于低压芯片TPS61175 对该APD 偏压电源进行了设计。

1 电路设计

1.1 基于TPS61175的BOOST电路拓扑

TPS61175是一款具有集成式3 A、40 V 电源开关的单片异步DC-DC 稳压器，采用电流模式PWM 控制调节输出电压，可配置成BOOST、SEPIC 和隔离反激式等多种标准开关稳压器拓扑，具有宽输入电压、高电源转换率、过流限制等优点，被广泛应用于功率转换、工业电源系统等场合。

图1 所示为TPS61175 内部结构图及BOOST 转换器拓扑，其工作原理为：PWM 控制器通过比较误差放大器EA 输出的误差电流信号和电感电流采样信号，以确定输出PWM 信号的占空比，进而控制NMOS 开关管的通断状态。……