[發明專利]雪崩光電二極管的偏壓產生電路及相關的控制電路

有效

• 申請號: 201410754358.3
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN105743340B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 王士偉
• 申請（專利權）人: 瑞昱半導體股份有限公司
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

本公開涉及雪崩光電二極管的偏壓產生電路及相關的控制電路。本說明書提供一種用于產生一雪崩光電二極管所需的逆偏壓的偏壓產生電路的實施例，其包含：升壓型電源轉換器，設置成依據反饋信號與參考信號，將輸入電壓轉換成較高的輸出電壓，以作為雪崩光電二極管的逆偏壓；參考信號產生電路，設置成產生參考信號；以及控制電路。該控制電路包含：信號感測電路，設置成產生與雪崩光電二極管的輸出電流大小相對應的感測信號；模擬轉數字電路，設置成將感測信號轉換成數字信號；以及處理電路，設置成依據數字信號調整反饋信號或參考信號的大小，以藉此控制升壓型電源轉換器調整輸出電壓的大小。

技術領域

本發明有關雪崩光電二極管(avalanche photodiode)，尤指一種雪崩光電二極管的偏壓產生電路及相關的控制電路。

背景技術

雪崩光電二極管被廣泛應用在需要較高敏感度的許多光學應用中，例如光通訊與光學距離量測等等領域。為了獲得較佳的信號增益，施加于雪崩光電二極管的逆偏壓(reverse biasing voltage)最好是接近、但不超過雪崩光電二極管的崩潰電壓(breakdown voltage)。

雪崩光電二極管的信號增益，與施加在雪崩光電二極管的逆偏壓大小以及溫度兩者有很強的相關性，所以傳統雪崩光電二極管的偏壓產生電路中，需要儲存一份記錄雪崩光電二極管所需的逆偏壓與溫度間的相關性的查找表(lookup table)。由于工藝差異(process deviation)的關系，不同的雪崩光電二極管所需的逆偏壓與溫度間的相關性也有所不同。

在傳統的偏壓產生電路中，通常會利用一升壓型電源轉換器(boost powerconverter)將一輸入電壓轉換成雪崩光電二極管所需的逆偏壓。為了維持前述逆偏壓的穩定度，傳統的偏壓產生電路需要利用一數字轉模擬電路(digital-to-analog converter，DAC)依據一控制電路所產生的控制值來產生一模擬信號，并將該模擬信號耦接到外部分壓電阻所產生的分壓信號上，以做為該升壓型電源轉換器運作時所需的反饋信號。

然而，由于數字轉模擬電路的架構較復雜、占據較大的電路面積、且成本較高，所以傳統偏壓產生電路控制升壓型電源轉換器產生雪崩光電二極管所需的逆偏壓的電路架構較為復雜、且成本較高。

發明內容

有鑒于此，如何降低控制升壓型電源轉換器產生雪崩光電二極管所需的逆偏壓的電路架構復雜度及成本，實為業界有待解決的問題。

本說明書提供一種用于產生一雪崩光電二極管所需的逆偏壓的偏壓產生電路的實施例，其包含：一升壓型電源轉換器，設置成依據一反饋信號與一參考信號，將一輸入電壓轉換成一較高的輸出電壓，以作為該雪崩光電二極管的逆偏壓；一參考信號產生電路，耦接于該升壓型電源轉換器，設置成產生該參考信號；以及一控制電路，該控制電路包含：一信號感測電路，設置成產生與該雪崩光電二極管的一輸出電流大小相對應的一感測信號；一模擬轉數字電路，耦接于該信號感測電路，設置成將該感測信號轉換成一數字信號；以及一處理電路，耦接于該模擬轉數字電路，設置成依據該數字信號調整該反饋信號或該參考信號的大小，以藉此控制該升壓型電源轉換器調整該輸出電壓的大小。

本說明書還提供一種用于一偏壓產生電路中的控制電路的實施例。該偏壓產生電路用于產生一雪崩光電二極管所需的逆偏壓，且包含一升壓型電源轉換器與一參考信號產生電路，該升壓型電源轉換器設置成依據一反饋信號與一參考信號，將一輸入電壓轉換成一較高的輸出電壓，以作為該雪崩光電二極管的逆偏壓，而該參考信號產生電路耦接于該升壓型電源轉換器，設置成產生該參考信號。該控制電路包含：一信號感測電路，設置成產生與該雪崩光電二極管的一輸出電流大小相對應的一感測信號；一模擬轉數字電路，耦接于該信號感測電路，設置成將該感測信號轉換成一數字信號；以及一處理電路，耦接于該模擬轉數字電路，設置成依據該數字信號調整該反饋信號或該參考信號的大小，以藉此控制該升壓型電源轉換器調整該輸出電壓的大小。