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| リファレンスデザイン4374
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アバランシェフォトダイオード(APD)バイアスアプリケーション用の電源と高精度な電流モニタ |
| 筆者：Subbarami Reddy |
要約：このリファレンスデザインはAPDバイアスアプリケーションの電源および電流モニタ要求に対処する回路を提供します。DC-DCコンバータのMAX15031に基づいて、アプリケーション回路は2.7V～11Vの入力電源電圧範囲で70V、4mAのDC-DC電源コンバータを提供します。
このリファレンスデザインの主な仕様を、このアプリケーション用の詳細な回路図(図1)および部品表(表1)とともに下に示します。
設計仕様と設定
- 2.7V～11Vの広い範囲の入力電源電圧
- 70Vの出力電圧
- 4mAの出力電流
- 固定の400kHzスイッチング周波数
- -40℃～+125℃の動作温度範囲
- 小型、8mm x 12mmの回路実装面積
リファレンスデザインの回路図
図1は入力範囲が2.7V～5.5Vのリファレンスデザイン回路図を示します。CP端子をVINに接続して、チャージポンプ用コンデンサ(C3)を取り外すことによって、これと同じ回路を5.5V～11Vの入力範囲に使用可能です。
図1. FSW = 400kHz (固定)とした昇圧コンバータMAX15031の回路
表1. 部品表(BOM)
| Designator |
Value |
Description |
Part |
Footprint |
Manufacturer |
Quantity |
| C1 |
1ｵF, 10V |
Capacitor |
GRM155R61A105KE15 |
0402 |
Murata |
1 |
|
C2, C4 |
0.1ｵF, 16V |
Capacitors |
GRM155R71C104KA88 |
0402 |
Murata |
2 |
| C3, C6 |
0.01ｵF, 25V |
Capacitors |
GRM155R71E103KA01D |
0402 |
Murata |
2 |
| C5, C8 |
0.1ｵF, 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 |
4.7ｵH |
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 |
設計性能を示す波形
図2と図3は図1の回路の性能を示しています。LXノードの電圧から、コンバータが不連続動作モードで動作していることが分かります。回路は入力(VIN)を3.3Vにした場合に、70Vの出力(VOUT)となるよう設計されています。
図2. 3.3V入力の場合のVIN (チャネル1)、VOUT (チャネル2)、およびAPD (チャネル3)
図3. VIN = 3.3VおよびAPD電流を4mAとした場合のLXノード電圧(チャネル1)、VOUT (チャネル2)、およびAPD出力(チャネル3)
図4. VIN = 3.3VでAPD電流が4mAの場合の入力リップル(チャネル1)および出力リップル(チャネル2)
図4は入力電圧を3.3Vに保ち、負荷電流が4mAの場合の入力(VIN)および出力(VOUT)リップルを示しています。
図5は電流が電流制限に達した場合のRLIMの両端間の電圧を示しています。この場合、電流制限は4mAに設定されています。電流制限に達したとき、RLIMの両端間の電圧は1.245Vです。
図5. APD電流が4mAの場合のAPD (チャネル2)、VIN (チャネル3)、およびRLIMの両端間のAPD電流モニタ出力RLIM (チャネル4)
効率測定
システム全体の効率は3.3Vおよび5V入力で、負荷電流を0～4mAまで変化させた試験結果から計算されます。図6は出力が70Vに対する効率曲線を示しています。
図6. 入力が3.3Vと5Vの場合の効率対負荷電流
基板設計
図7は、12mm x 8mmの小さい基板上に収まったこのリファレンスデザインのレイアウトを示しています。図8と図9はそれぞれ、トップ層とボトム層のレイアウトを示しています。
図7. 大きさが12mm x 8mmのリファレンスデザインの基板レイアウト
図8. トップ層の部品
図9. ボトム層の部品
| 関連製品 | |
APP 4374: Jul 08, 2009
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