一種低功耗EML驅動電路和方法技術

本發明專利技術提供了一種低功耗EML驅動電路，包括電吸收調制激光器EML，固定輸出的開關電源DC/DCFIX的直流電壓輸出端VDC與所述電吸收調制激光器EML的地信號連接，也就是將該VDC電壓作為EML組件的“虛擬地”；EML組件的激光器LD通過低壓降偏置電流電路串接在上述“虛擬地”與主輸入供電（標稱值為3.3V）之間；EML組件的EA通過choke和低壓降偏壓調節電路反向偏置在上述“虛擬地”與參考地之間；上述“虛擬地”也直接與EML組件的制冷器TEC的某一端連接。本發明專利技術提供了一種低功耗EML驅動方法。本發明專利技術的有益效果是：功耗較低。

【技術實現步驟摘要】
一種低功耗EML驅動電路和方法
本專利技術涉及光通信，尤其涉及一種低功耗EML驅動電路和方法。
技術介紹
電吸收調制激光器（EML）為電吸收調制器（EAM）與DFB激光器的集成器件，它同時內部集成有光隔離器，背光監控PD，TEC制冷器，熱敏電阻等部件，具有集成度高，速率高，傳輸距離遠，隔離度高等特點，為當前國內外高速光纖傳輸網中信息傳輸載體的通用理想光源。一個EML組件的原理示意圖如圖2所示。當合適的偏置電流正向通過激光二極管LD時，激光二極管LD發出的光一部分進入背光監控PD光電二極管轉換成電流，該電流用作APC（自動光功率控制）的反饋量，另一部分進入電吸收調制器EA，其中一部分被電吸收調制器EA吸收后轉換成電流，其他的光則通過光隔離器后形成輸出光。在正常工作情況下，LD光電二極管必須正向偏置，而PD光電二極管和電吸收調制器EA則處于反向偏置。內部熱敏電阻用于探測激光器的溫度，作為ATC（自動溫度控制）的反饋量，通過控制制冷器TEC兩端的電壓差用于維持激光器內部溫度穩定到設定值。在模塊中，尤其是SFP+模塊中，其主供電輸入電壓一般為3.3V。正常的EML驅動電路中，EML的GND和GND1引腳連接到供電的“參考地”，為使正常工作時的PD光電二極管和電吸收調制器EA處于反向偏置狀態，常通過電荷泵電壓反向器獲得一個標稱值為-3.3V的負電壓VNEG。為完成發射光功率監視功能，必須將經過PD光電二極管流向負電壓VNEG的電流轉換成正電壓,以便最終能通過ADC采樣完成發射光功率的監測。圖3是一個采用高度集成芯片方案的典型EML驅動電路的框圖。DCNEG代表電荷泵電壓反向器，用于產生-3.3V供電。激光器的實際工作溫度由EML內部溫敏電阻Rth的特性、分壓電阻R3、VREF的電壓值和激光器溫度監視ADC的采樣值等信息來確定，電路中要求VREF電壓穩定性較高，可由專門的電壓參考源芯片或其他芯片中的滿足要求的電壓來提供。TEC功率電路B1，一般使用專用的TEC芯片來完成，既可采用硬件控制方式也可采用外圍元件較少的軟件控制方法來完成ATC（自動溫度控制）功能。具有高集成度的EML專用驅動芯片B3，它能夠完成激光器偏置電流的產生、調節、監視和禁止功能，并能根據MD引腳的電流大小，完成APC（自動光功率控制）功能。電流變換功能B2，用于將流向負壓-3.3V的監視背光電流按某種比例變換成滿足B3要求的電流。EA電壓調節功能由DAC和雙電源供電的具有較大電流輸出能力的運放U2來完成，要求運放U2的正負電源軌間至少能承受7V的電壓。在上述典型的EML驅動電路中，TEC功率電路B1中包含兩路同時工作的DC/DC轉換器，流過TEC的電流要完全經過兩路DC/DC轉換器，由于受DC/DC轉換效率的影響，使得整個TEC功率電路效率較低。此外，激光器偏置電流是由3.3V電源產生的，EA反向偏置的吸收電流也是流入到-3.3V供電的，這些都不利于EML驅動電路功耗的降低，使其難以應用在功耗要求嚴格的模塊中。
技術實現思路
為了解決現有技術中的問題，本專利技術提供了一種低功耗EML驅動電路和方法。本專利技術提供了一種低功耗EML驅動電路，包括電吸收調制激光器EML，還包括開關電源DC/DCFIX和開關電源DC/DCADJ，固定輸出的開關電源DC/DCFIX的直流電壓輸出端VDC與所述電吸收調制激光器EML的地信號連接，將該直流電壓輸出端VDC電壓作為所述電吸收調制激光器EML的“虛擬地”；所述電吸收調制激光器EML的激光器LD通過低壓降偏置電流電路串接在所述“虛擬地”與主輸入供電之間；所述電吸收調制激光器EML的EA端通過高頻扼流choke和低壓降的EA偏置電壓調節裝置反向偏置在上述“虛擬地”與參考地之間；上述“虛擬地”直接與所述電吸收調制激光器EML的制冷器TEC的某一端連接；輸出電壓可調的開關電源DC/DCADJ的輸出端VADJ與所述EML的制冷器TEC的另一端連接。作為本專利技術的進一步改進，所述直流電壓輸出端VDC的輸出電壓介于1.1V至1.7V之間。作為本專利技術的進一步改進，所述電吸收調制激光器EML的調制引腳MODA、參考地之間連接有高頻扼流choke和低壓降的EA偏置電壓調節裝置。作為本專利技術的進一步改進，所述電吸收調制激光器EML的PD光電二極管的引出腳PDA連接有取樣電阻R4，所述取樣電阻R4接地。作為本專利技術的進一步改進，所述開關電源DC/DCFIX的直流電壓輸出端VDC與所述電吸收調制激光器EML的制冷器TEC某端連接，所述開關電源DC/DCADJ的輸出端VADJ與所述電吸收調制激光器EML的制冷器TEC的另一端連接。作為本專利技術的進一步改進，所述電吸收調制激光器EML的LD正端連接有低壓降的激光器偏置電流調節裝置。作為本專利技術的進一步改進，所述低壓降的激光器偏置電流的產生、調節、監視和禁止等功能的裝置，由電流取樣電阻和電流傳感放大器，受MCU的DAC控制的低飽和壓降的PNP三級管，開關這三部分構成，并由這三部分按照某種順序串聯來完成。作為本專利技術的進一步改進，所述低壓降的EA偏置電壓調節裝置，根據使用EML的特性，可采用如下方式來實現：可采用具有大電流輸出能力的軌至軌I/O的低電壓供電的運放和MCU的DAC來實現，可采用可更換的固定電阻來實現，也可采用ADC和受DAC控制的低飽和壓降的NPN三極管來實現，還可采用ADC和受DAC控制的N型MOSFET來實現。本專利技術還提供了一種低功耗EML驅動方法，包括以下步驟：A、通過開關電源DC/DCFIX產生一路輸出電壓在1.1V到1.7V之間的固定的直流電壓VDC；并將該直流電壓VDC連接到電吸收調制激光器EML的地信號，將該直流電壓VDC作為電吸收調制激光器EML的“虛擬地”；B、將“虛擬地”連接到電吸收調制激光器EML中的制冷器TEC的某一端，而制冷器TEC的另一端則連接到另一路輸出電壓受MCU的DAC控制的開關電源DC/DCADJ的輸出VADJ；C、在主輸入供電和電吸收調制激光器EML的激光器陽極之間，接入實現低壓降的激光器偏置電流的產生、調節、監視和禁止的功能裝置；D、在電吸收調制激光器EML的調制引腳MODA和“參考地”之間接入高頻扼流choke和實現低壓降的EA偏置電壓調節功能的EA偏置電壓調節裝置；E、PD電流檢測裝置簡化為單個取樣電阻R4；F、激光器的當前工作溫度信息需要由當前激光器溫度監視ADC的采樣值和VDC電壓的ADC采樣值的信息，并結合分壓電阻R3的阻值和電吸收調制激光器EML內部溫敏電阻Rth的特性，通過MCU內的軟件計算來確定。作為本專利技術的進一步改進，還包括步驟G：APC和ATC功能都是通過MCU采用數字算法來實現的。本專利技術的有益效果是：通過上述方案，吸收電流I2完全由激光器LD的偏置電流I1中的一部分來實現，而偏置電流I1的剩下部分要么直接通過開關電源饋回3.3V供電端，要么先充當實際TEC電流的一部分后再通過開關電源饋回3.3V供電端，總體上都大大提高了EML驅動電路的電源使用效率，從而降低了EML驅動電路的功耗。此外，隨著EML驅動電路功耗的降低，模塊的發熱量也相應的減少，高溫下需要的TEC制冷電流也大大地減小，形成良性循環，這進一步降低了模塊的最大功耗。尤其是在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低功耗EML驅動電路，包括電吸收調制激光器EML，其特征在于：還包括開關電源DC/DCFIX和開關電源DC/DCADJ，固定輸出的開關電源DC/DCFIX的直流電壓輸出端VDC與所述電吸收調制激光器EML的地信號連接，將該直流電壓輸出端VDC電壓作為所述電吸收調制激光器EML的“虛擬地”；所述電吸收調制激光器EML的激光器LD通過低壓降偏置電流電路串接在所述“虛擬地”與主輸入供電之間；所述電吸收調制激光器EML的EA端通過高頻扼流choke和低壓降的EA偏置電壓調節裝置反向偏置在上述“虛擬地”與參考地之間；上述“虛擬地”直接與所述電吸收調制激光器EML的制冷器TEC的某一端連接；輸出電壓可調的開關電源DC/DCADJ的輸出端VADJ與所述電吸收調制激光器EML的制冷器TEC的另一端連接。

【技術特征摘要】
1.一種低功耗EML驅動電路，包括電吸收調制激光器EML，其特征在于：還包括開關電源DC/DCFIX和開關電源DC/DCADJ，固定輸出的開關電源DC/DCFIX的直流電壓輸出端VDC與所述電吸收調制激光器EML的地信號連接，將該直流電壓輸出端VDC電壓作為所述電吸收調制激光器EML的“虛擬地”；所述電吸收調制激光器EML的激光器LD通過低壓降偏置電流電路串接在所述“虛擬地”與主輸入供電之間；所述電吸收調制激光器EML的EA端通過高頻扼流choke和低壓降的EA偏置電壓調節裝置反向偏置在上述“虛擬地”與參考地之間；上述“虛擬地”直接與所述電吸收調制激光器EML的制冷器TEC的某一端連接；輸出電壓可調的開關電源DC/DCADJ的輸出端VADJ與所述電吸收調制激光器EML的制冷器TEC的另一端連接；模塊主供電和電吸收調制激光器EML的激光器陽極之間，接入實現低壓降的激光器偏置電流的產生、調節、監視和禁止功能的裝置。2.根據權利要求1所述的低功耗EML驅動電路，其特征在于：所述直流電壓輸出端VDC的輸出電壓介于1.1V至1.7V之間。3.根據權利要求1所述的低功耗EML驅動電路，其特征在于：所述實現低壓降的激光器偏置電流的產生、調節、監視和禁止功能的裝置主要由電流取樣電阻、電流傳感放大器、受MCU的DAC控制的低飽和壓降的PNP三級管開關這三部分構成，并由這三部分按照順序串聯而成。4.根據權利要求1所述的低功耗EML驅動電路，其特征在于：所述電吸收調制激光器EML的調制引腳MODA、參考地之間連接有高頻扼流choke和低壓降的EA偏置電壓調節裝置。5.根據權利要求1所述的低功耗EML驅動電路，其特征在于：所述電吸收調制激光器E...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳帥，張華安，
申請(專利權)人：深圳市極致興通科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44