一种光模块激光器驱动电路的制作方法

1.本实用新型涉及光通信光模块技术领域，尤其涉及一种光模块激光器驱动电路。


背景技术：

2.传统的光模块激光器偏置电流的驱动电路为电流型驱动电路。目前所用的电流型驱动电路多为集成电路，虽然电流型驱动电路使用简单，但也有如下缺点：
3.1：选择型号少，满足光模块激光器使用的电流型驱动电路最多不超过二十种。目前常用的类型包括电流型数模转换器，集成有电流输出功能的专用集成电路等。只有少数厂商能提供类似产品，可替代性差。
4.2：驱动能力较弱，电流型驱动电路因受内部mosfet(英文全称：metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，中文全称：金氧半场效晶体管)功率元件的限制，输出电流能力有限。目前光模块所用的电流型驱动电路最大输出电流约为140ma，只能供一个激光器使用。如果光模块中有多个激光器，则需要多路驱动电路。
5.3：价格贵，光模块激光器用的电流型驱动电路价格比较高，一般在几十元左右，不利于光模块降低成本。


技术实现要素：

6.本实用新型解决的技术问题是：
7.现有技术中光模块激光器所使用的电流型驱动电路价格比较高，一般在几十元左右，不利于降低光模块激光器的成本；
8.进一步，现有技术中的电流型驱动电路受内部mosfet功率元件的限制，输出电流能力有限。目前光模块激光器所用的电流型驱动电路最大输出电流约为140ma，只能供一个激光器使用。如果光模块中有多个激光器，则需要多路电流型驱动电路。
9.本实用新型是这样实现的：
10.本实用新型提供一种光模块激光器驱动电路，包括电压控制电路11、反馈电路12、电源芯片13、电流监控电路14和负载激光器15；其中，所述电源芯片13具有反馈引脚和电压输出引脚；
11.所述反馈电路12与所述反馈引脚、电压输出引脚和电压控制电路11连接；
12.所述电流监控电路14与所述电压输出引脚、电压控制电路11和负载激光器15连接。
13.优选的，所述反馈电路12与所述反馈引脚、电压输出引脚和电压控制电路11连接，具体为：
14.所述反馈电路12包括电阻r1、电阻r2和电阻r3；
15.电阻r1和电阻r2串联，所述电阻r1的另一端与所述电压输出引脚连接，所述电阻r2的另一端接地；
16.所述电阻r3的一端连接在电阻r1和电阻r2之间，所述电阻r3的另一端与所述电压
控制电路11连接；
17.所述反馈引脚连接在电阻r1和电阻r2之间。
18.优选的，所述电阻r1的阻值r1’、电阻r2的阻值r2’、电阻r3的阻值r3’、反馈引脚的输出电压值vf、电压输出引脚的输出电压值vout和电压控制电路11的输出电压值vdac之间的计算公式为：(vout-vf)/r1’+(vdac-vf)/r3’＝vf/r2’。
19.优选的，所述电阻r3的另一端与所述电压控制电路11连接，具体为：
20.所述电压控制电路11包括数模转换器111和微控制器112；
21.所述数模转换器111与所述微控制器112连接；
22.所述电阻r3的另一端与所述数模转换器111。
23.优选的，所述数模转换器111与所述微控制器112连接。具体为：
24.所述数模转换器111与所述微控制器112之间通过i2c接口连接。
25.优选的，所述电流监控电路14与所述电压输出引脚、电压控制电路11和负载激光器15连接，具体为：
26.所述电流监控电路14包括电阻r4和运算放大器141；
27.所述电阻r4的一端与所述电压输出引脚连接，所述电阻r4的另一端与所述负载激光器15连接；
28.所述运算放大器141与所述电阻r4并联，所述运算放大器141与所述电压控制电路11连接。
29.优选的，所述运算放大器141与所述电压控制电路11连接，具体为：
30.所述运算放大器141与所述电压控制电路11的微控制器112连接。
31.优选的，所述运算放大器141与所述电压控制电路11的微控制器112连接，具体为：
32.所述运算放大器141与所述电压控制电路11的微控制器112之间通过i2c接口连接。
33.优选的，所述电压输出引脚的最大输出电压值小于所述负载激光器15的最大前向电压值。
34.优选的，若所述负载激光器15的个数为至少2个，则各负载激光器15之间相互并联。
35.本实用新型中的光模块激光器使用的是电压型驱动电路，该电压型驱动电路中使用了具体反馈引脚和电压输出引脚的电源芯片，由于此种电源芯片在市场上的可选择型号比较多，至少有成千上百种，因此此种电源芯片的价格比较低廉，从而由该电源芯片制成的电压型驱动电路的价格也就自然而然降低了，一般不超过十元，极大降低了光模块激光器的成本；另外，有一些电源芯片在光模块激光器工作电压范围内可以提供几百毫安甚至安级的比较大的输出电流。这样，一个电压型驱动电路可以同时驱动好几个光模块激光器。
附图说明
36.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
37.图1为本实用新型实施例提供的一种光模块激光器驱动电路的框架示意图；
38.图2为本实用新型实施例提供的一种光模块激光器驱动电路的示意图。
具体实施方式
39.在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
40.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
41.实施例1：
42.本实用新型实施例提供一种光模块激光器驱动电路，如图1所示，包括电压控制电路11、反馈电路12、电源芯片13、电流监控电路14和负载激光器15；其中，所述电源芯片13具有反馈引脚和电压输出引脚；所述反馈电路12与所述反馈引脚、电压输出引脚和电压控制电路11连接；所述电流监控电路14与所述电压输出引脚、电压控制电路11和负载激光器15连接。具体工作过程为：电压控制电路11输出一个直流电压(该直流电压的输出电压值用vdac表示)给反馈电路12；电源芯片13的反馈引脚也输出一个直流电压(该直流电压的输出电压值用vf表示)给反馈电路12；电源芯片13的电压输出引脚在反馈电路12、电压控制电路11的输出电压值vdac和反馈引脚的输出电压值vf的共同作用下，输出一个直流电压(该直流电压的输出电压值用vout表示)，在电压输出引脚的输出电压值vout的作用下，有电流流过电流监控电路14和负载激光器15，其中，流经电流监控电路14的电流与流经负载激光器15的电流相同。
43.优选的，本实施例提供了反馈电路12的具体实现方式，如图2所示，所述反馈电路12与所述反馈引脚、电压输出引脚和电压控制电路11连接，具体为：所述反馈电路12包括电阻r1、电阻r2和电阻r3；电阻r1和电阻r2串联，所述电阻r1的另一端与所述电压输出引脚连接，所述电阻r2的另一端接地；所述电阻r3的一端连接在电阻r1和电阻r2之间，所述电阻r3的另一端与所述电压控制电路11连接；所述反馈引脚连接在电阻r1和电阻r2之间。所述电阻r1的阻值r1’、电阻r2的阻值r2’、电阻r3的阻值r3’、反馈引脚的输出电压值vf、电压输出引脚的输出电压值vout和电压控制电路11的输出电压值vdac之间的计算公式为：(vout-vf)/r1’+(vdac-vf)/r3’＝vf/r2’。
44.本实施例提供了一种实际场景中可实现的方式，具体为，本实施例提供的反馈电路12包括电阻r1、电阻r2和电阻r3，电阻r1和电阻r2串联，所述电阻r1的另一端与所述电压输出引脚连接，所述电阻r2的另一端接地；所述电阻r3的一端连接在电阻r1和电阻r2之间，所述电阻r3的另一端与所述电压控制电路11连接；所述反馈引脚连接在电阻r1和电阻r2之间。其中，电阻r1两端的电压分别为电压输出引脚的输出电压值vout和反馈引脚的输出电压值vf，电阻r1的阻值用r1’表示；电阻r2一端的电压为反馈引脚的输出电压值vf，另一端接地，电阻r2的阻值用r2’表示；电阻r3两端的电压分别为反馈引脚的输出电压值vf和电压控制电路11的输出电压值vdac，电阻r3的阻值用r3’表示。为了使电压输出引脚的输出电压
值vout在预设范围内随着电压控制电路11的输出电压值vdac变化而变化，电阻r1、电阻r2和电阻r3的阻值的计算是关键。所述电阻r1的阻值r1’、电阻r2的阻值r2’、电阻r3的阻值r3’、反馈引脚的输出电压值vf、电压输出引脚的输出电压值vout和电压控制电路11的输出电压值vdac之间的关系遵循如下计算公式：(vout-vf)/r1’+(vdac-vf)/r3’＝vf/r2’。根据以下方式可以得到电阻r1的阻值r1’、电阻r2的阻值r2’、电阻r3的阻值r3’之间的关系，从而选择合适的阻值的电阻，具体为：
45.(1)根据负载激光器15的最大前向电压，人为设置电压输出引脚的输出电压值的最大输出电压值voutmax和最小电压值voutmin，即电压输出引脚的输出电压值的预设范围为voutmin～voutmax，一般情况下，为了保证负载激光器15的安全，人为设置电压输出引脚的最大输出电压值voutmax时会略小于负载激光器15的最大前向电压。
46.如：假设负载激光器15的最大前向电压为3v，人为设置的电压输出引脚的最大输出电压值voutmax为2.8v，电压输出引脚的最小输出电压值voutmin为1.2v；
47.(2)反馈引脚的输出电压值vf由电源芯片13本身决定，此处假设反馈引脚的输出电压值vf为1.5v；
48.(3)电压控制电路11的输出电压值vdac的范围由电压控制电路11决定，其中，电压控制电路11的输出电压值vdac的最小值对应电压输出引脚的最大输出电压值voutmax，电压控制电路11的输出电压值vdac的最大值对应电压输出引脚的最小输出电压值voutmin；此处假设电压控制电路11的输出电压值vdac的范围为0～2.5v，则当vdac＝0v时，对应的vout为voutmax＝2.8v；当vdac＝2.5v，对应的vout为voutmin＝1.2v；
49.(4)结合公式(1)～(3)可计算得到电阻r1的阻值r1’、电阻r2的阻值r2’、电阻r3的阻值r3’的比值关系，然后便可根据比值关系选择合适阻值的电阻r1、电阻r2和电阻r3。
50.如：将vdac＝0v，voutmax＝2.8v和vf＝1.5v带入公式(vout-vf)/r1’+(vdac-vf)/r3’＝vf/r2’，即可得到公式:
51.(2.8-1.5)/r1’+(0-1.5)/r3’＝1.5/r2’(a)
52.将vdac＝2.5v，voutmin＝1.2v和vf＝1.5v带入公式(vout-vf)/r1’+(vdac-vf)/r3’＝vf/r2’，即可得到公式：
53.(1.2-1.5)/r1’+(2.5-1.5)/r3’＝1.5/r2’(b)
54.根据式(a)和(b)可计算得到：
55.r1’/r3’＝16/25；
ꢀꢀꢀꢀ
(c)
56.r1’/r2’＝17/75；
ꢀꢀꢀꢀ
(d)
57.根据式(c)和(d)便可选择合适的电阻r1、电阻r2和电阻r3的阻值，如：当r1’为272ω时，r3’为425ω，r2’为1200ω，此处仅仅是根据式(c)和(d)的比值进行举例说明，并不用于限定本发明。当电阻r1、电阻r2和电阻r3的阻值确定之后，改变电压控制电路11的输出电压值vdac，电压输出引脚的输出电压值vout在预设范围内同步反向变化，即电压控制电路11的输出电压值vdac变大，电压输出引脚的输出电压值vout变小。
58.所述电阻r3的另一端与所述电压控制电路11连接，具体为：所述电压控制电路11包括数模转换器111和微控制器112；所述数模转换器111与所述微控制器112连接；所述电阻r3的另一端与所述数模转换器111。
59.所述数模转换器111与所述微控制器112连接。具体为：所述数模转换器111与所述
微控制器112之间通过i2c(inter－integrated circuit)接口连接。
60.所述电流监控电路14与所述电压输出引脚、电压控制电路11和负载激光器15连接，具体为：所述电流监控电路14包括电阻r4和运算放大器141；所述电阻r4的一端与所述电压输出引脚连接，所述电阻r4的另一端与所述负载激光器15连接；所述运算放大器141与所述电阻r4并联，所述运算放大器141与所述电压控制电路11连接。电流监控电路14由电阻r4和运算放大器141组成，由于电阻r4与负载激光器15串联(即所述电阻r4的一端与所述电压输出引脚连接，所述电阻r4的另一端与所述负载激光器15连接)，因此流经电阻r4的电流与流经负载激光器15的电流大小相同，因此可以通过监控流经电阻r4的电流得知流经负载激光器15的电流的大小，以实现对负载激光器15电流的监控。因此在电阻r4两端连接了运算放大器141，用于获取电阻r4的电压，由于电阻r4的电压比较小，所以运算放大器141还具有对获取的电阻r4的电压进行放大的功能，以提高监控精度；运算放大器141与所述电压控制电路11连接的微控制器112连接，所述运算放大器141将获取的电阻r4的电压放大后转换为数字信号，然后发送至微控制器112，以实现对负载激光器15电流的监控。
61.所述运算放大器141与所述电压控制电路11连接，具体为：所述运算放大器141与所述电压控制电路11的微控制器112连接。
62.所述运算放大器141与所述电压控制电路11的微控制器112连接，具体为：所述运算放大器141与所述电压控制电路11的微控制器112之间通过i2c接口连接。
63.所述电压输出引脚输出的最大输出电压值小于所述负载激光器15的最大前向电压值。
64.若所述负载激光器15的个数为至少2个，则各负载激光器之间相互并联。
65.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。