usando un potenciómetro para sintonizar alto voltaje a muy baja corriente

Historia de fondo:

mi aplicación consiste en detectar poca luz, con una intensidad tan baja como 1 mW/m2, por lo que elegí un APD en lugar de un PIN normal

por lo general, después de leer algo de ciencia APD, he llegado a saber si desea aumentar la ganancia y operar al máximo, uno tiene que cambiar el sesgo a un voltaje muy alto según lo especificado por la especificación especificada de fábrica para ese APD, eso también cuando se opera a un voltaje más alto hay que tener mucho cuidado con la temperatura y el voltaje de polarización debe cambiarse de acuerdo con la temperatura para mantener la ganancia

para ser breve observar el efecto

ingrese la descripción de la imagen aquí

Es importante destacar que un APD del mismo diseño (APD discretos) puede tener diferentes voltajes de ruptura, si ve la hoja de datos de APD que he compartido, la primera tabla muestra que el voltaje de ruptura de APD puede variar de 315 a 490, lo que claramente significa que cada APD tendrá un voltaje de ruptura diferente y un voltaje de operación diferente para la misma ganancia, una observación es la

dV = Vruptura - Voperativo

este dV es el mismo para el mismo diseño de APD

Problema:

ahora mi aplicación necesita 10 APD para usarse, inicialmente estaba pensando que felizmente puedo agruparlos en una sola fuente de alimentación como en el caso de los PIN

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

pero después de conocer algo de la ciencia de APD, está claro que sería una falla en el diseño para agrupar APD, entonces, ¿debería usar 10 fuentes de alimentación para 10 APD? :/ , hace que el diseño sea voluminoso, ruidoso y costoso

Una idea :

quiero que el circuito sea algo como esto

esquemático

simular este circuito

el voltaje en P1 sería el voltaje máximo compensado por temperatura (creo que todos los APD tendrían el mismo coeficiente de temperatura, corríjame), el bloque configurable digitalmente debería poder tomar un máximo de 450 V y, según los requisitos, debería poder proporcionar un voltaje entre 350- 450V, este tipo de enfoque realmente ayudaría a lograr mi tarea de usar una sola fuente de alimentación y polarizarla,

aquí no tengo ni idea de lo que puede ser este bloque configurable, no vi ningún convertidor reductor o reguladores con una caída de voltaje tan alta y realmente escéptico sobre este concepto, esto es solo una idea

EDITAR:

he cambiado de opinión, incluso está bien que el diseño principal opte por una versión no programable de P1

un nuevo pensamiento vino a mi mente es ¿por qué no uso un potenciómetro simple?

la corriente máxima que puede dar la fuente de voltaje dc-dc es de 1 mA, por lo que aunque el voltaje aplicado es de 450 V, si necesito 400 V en la salida, colocaría un potenciómetro en lugar de P1

pero, ¿traerá esto una degradación del rendimiento? porque estoy tratando de procesar pulsos de 100 ns que caen sobre el diodo APD que se repite a una velocidad de 20 us, entonces, ¿una resistencia de 50 K después de la fuente de alimentación sumará capacitancia?

Primero, desea aplicar una polarización positiva al cátodo del APD, no al ánodo.
Perdón por el error, estaba apurado, editado
"basado en el requisito" ¿qué requisito? es decir, ¿cómo desea configurar el bloque de voltaje? ¿Está bien el cambio manual o necesita el control MCU del ajuste? ¿Qué corriente máxima prevé en cada APD? ¿Necesita un ajuste continuo o los pasos de 10 V estarían lo suficientemente cerca? Puede generar fácilmente 12 pasos de 10 V (340 a 450 V) y usar un interruptor giratorio por APD, por ejemplo.
@Brian Drummond como el TIA que estoy usando tiene una corriente de saturación máxima de 2,5 mA (ganancia de 1K oscilación de 2,5 V), por lo que una corriente máxima de 2,5 mA y un voltaje de polarización de un máximo de 500 V requeriría que use una resistencia limitadora de 200 K, lo que creo suficiente y no afectaría mi ancho de banda de 10 MHz, como se muestra en la figura Quiero que el control sea digital a través de una MCU, puede ser en pasos de 10 V, no creo que se requiera alta precisión
¿Cuál sería esta una mejor pregunta? Es una especificación de diseño clara para Entrada y Salida en forma de punto como cualquier hoja de datos para incluir todos los requisitos. Luego se pueden incluir desafíos de rendimiento.

Respuestas (1)

He visto un lindo truco realizado dentro de un regulador de suministro PMT de 1KV. En lugar de usar un costoso transistor de 1500 V más un elegante circuito de controlador de lado alto, usaron un montón de optoaisladores de salida de transistor en una cadena en serie. Estaban conectados como un regulador de derivación HV.

Elija dispositivos con suficiente voltaje de colector (dividido por N). Fairchild H11D3 puede tomar 300 V CC, con aislamiento de 5 KV. Aplique su corriente LED (también una cadena en serie) y establezca el punto de operación del transistor (corriente).

La entrada del LED está aislada, por lo que el truco también debería funcionar para los reguladores de paso de lado alto como se muestra arriba.

Tenga en cuenta que 2,5 mA y 450 V CC son más de un vatio. Sus resistencias de 200K no deben ser pequeñas ni estar muy juntas. Y, si usa una cadena opto-iso, emplee suficientes dispositivos en serie para distribuir el medio vatio, manteniendo cada paquete DIP en milivatios lo suficientemente bajo.

encuentro esto:

Jim Williams, "Alimentación y lectura del APD:" PDF (Lin Tech Inc.)

¿No es una solución de potenciómetro, mucho más barata y simple? ¿Cómo puedo ajustar el voltaje si se usa optoaislamiento? Necesito proporcionar el HV sintonizado a los fotodiodos, los APD funcionan a muy alto voltaje.
La regulación de derivación fue mi reacción instintiva a este problema. Le permite mantener el circuito de control en el lado más frío. Ejecute los números en los valores típicos de los componentes y la disipación; vea si funciona.
@kakeh> solución de potenciómetro ... sí, pero ¿no querías el control del microprocesador? Reemplace su potenciómetro con un transistor, pero luego necesita una elegante unidad de base flotante de 500 V. Para controlar el voltaje de polarización HV, simplemente varíe la corriente del LED mientras mide el voltaje.
usando un potenciómetro para sintonizar alto voltaje a muy baja corriente
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