一种低功耗eml驱动电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光通信，尤其涉及一种低功耗EML驱动电路。
【背景技术】
[0002]电吸收调制激光器(EML)为电吸收调制器(EAM)与DFB激光器的集成器件，它同时内部集成有光隔离器，背光监控ro，tec制冷器，热敏电阻等部件，具有集成度高，速率高，传输距离远，隔离度高等特点，为当前国内外高速光纤传输网中信息传输载体的通用理想光源。
[0003 ] 一个EML组件的原理示意图如图2所示。当合适的偏置电流正向通过激光二极管LD时，激光二极管LD发出的光一部分进入背光监控PD光电二极管转换成电流，该电流用作APC(自动光功率控制)的反馈量，另一部分进入电吸收调制器EA，其中一部分被电吸收调制器EA吸收后转换成电流，其他的光则通过光隔离器后形成输出光。在正常工作情况下，LD光电二极管必须正向偏置，而H)光电二极管和电吸收调制器EA则处于反向偏置。内部热敏电阻用于探测激光器的温度，作为ATC(自动温度控制)的反馈量，通过控制制冷器TEC两端的电压差用于维持激光器内部温度稳定到设定值。
[0004]在模块中，尤其是SFP+模块中，其主供电输入电压一般为3.3V。正常的EML驱动电路中，EML的GND和GNDl引脚连接到供电的“参考地”，为使正常工作时的PD光电二极管和电吸收调制器EA处于反向偏置状态，常通过电荷栗电压反向器获得一个标称值为-3.3V的负电压VNEG ο为完成发射光功率监视功能，必须将经过H)光电二极管流向负电压VNEG的电流转换成正电压，以便最终能通过ADC采样完成发射光功率的监测。
[0005]图3是一个采用高度集成芯片方案的典型EML驱动电路的框图。DCNEG代表电荷栗电压反向器，用于产生-3.3V供电。激光器的实际工作温度由EML内部温敏电阻Rth的特性、分压电阻R3、VREF的电压值和激光器温度监视ADC的采样值等信息来确定，电路中要求VREF电压稳定性较高，可由专门的电压参考源芯片或其他芯片中的满足要求的电压来提供。TEC功率电路BI，一般使用专用的TEC芯片来完成，既可采用硬件控制方式也可采用外围元件较少的软件控制方法来完成ATC(自动温度控制)功能。具有高集成度的EML专用驱动芯片B3，它能够完成激光器偏置电流的产生、调节、监视和禁止功能，并能根据MD引脚的电流大小，完成APC(自动光功率控制)功能。电流变换功能B2，用于将流向负压-3.3V的监视背光电流按某种比例变换成满足B3要求的电流。EA电压调节功能由DAC和双电源供电的具有较大电流输出能力的运放U2来完成，要求运放U2的正负电源轨间至少能承受7V的电压。
[0006]在上述典型的EML驱动电路中，TEC功率电路BI中包含两路同时工作的DC/DC转换器，流过TEC的电流要完全经过两路DC/DC转换器，由于受DC/DC转换效率的影响，使得整个TEC功率电路效率较低。此外，激光器偏置电流是由3.3V电源产生的，EA反向偏置的吸收电流也是流入到-3.3V供电的，这些都不利于EML驱动电路功耗的降低，使其难以应用在功耗要求严格的模块中。
【发明内容】
[0007]为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种低功耗EML驱动电路。
[0008]本实用新型提供了一种低功耗EML驱动电路，包括电吸收调制激光器EML，还包括开关电源DC/DCFIX和开关电源DC/DCADJ，固定输出的开关电源DC/DCFIX的直流电压输出端VDC与所述电吸收调制激光器EML的地信号连接，将该直流电压输出端VDC电压作为所述电吸收调制激光器EML的“虚拟地”；所述电吸收调制激光器EML的激光器LD通过低压降偏置电流电路串接在所述“虚拟地”与主输入供电之间；所述电吸收调制激光器EML的EA端通过高频扼流choke和低压降的EA偏置电压调节装置反向偏置在上述“虚拟地”与参考地之间；上述“虚拟地”直接与所述电吸收调制激光器EML的制冷器TEC的某一端连接;输出电压可调的开关电源DC/DCAD J的输出端VAD J与所述EML的制冷器TEC的另一端连接。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述直流电压输出端VDC的输出电压介于1.1V至1.7V之间。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述电吸收调制激光器EML的调制引脚M0DA、参考地之间连接有高频扼流choke和低压降的EA偏置电压调节装置。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述电吸收调制激光器EML的PD光电二极管的引出脚PDA连接有取样电阻R4，所述取样电阻R4接地。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，所述开关电源DC/DCFIX的直流电压输出端VDC与所述电吸收调制激光器EML的制冷器TEC某端连接，所述开关电源DC/DCAD J的输出端VAD J与所述电吸收调制激光器EML的制冷器TEC的另一端连接。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，所述电吸收调制激光器EML的LD正端连接有低压降的激光器偏置电流调节装置。
[0014]作为本实用新型的进一步改进，所述低压降的激光器偏置电流的产生、调节、监视和禁止等功能的装置，由电流取样电阻和电流传感放大器，受MCU的DAC控制的低饱和压降的PNP三级管，开关这三部分构成，并由这三部分按照某种顺序串联来完成。
[0015]作为本实用新型的进一步改进，所述低压降的EA偏置电压调节装置，根据使用EML的特性，可采用如下方式来实现:可采用具有大电流输出能力的轨至轨I/o的低电压供电的运放和MCU的DAC来实现，可采用可更换的固定电阻来实现，也可采用ADC和受DAC控制的低饱和压降的NPN三极管来实现，还可采用ADC和受DAC控制的N型MOSFET来实现。
[0016]本实用新型还提供了一种低功耗EML驱动方法，包括以下步骤:
[0017]A、通过开关电源DC/DCFIX产生一路输出电压在1.1V到1.7V之间的固定的直流电压VDC;并将该直流电压VDC连接到电吸收调制激光器EML的地信号，将该直流电压VDC作为电吸收调制激光器EML的“虚拟地”；
[0018]B、将“虚拟地”连接到电吸收调制激光器EML中的制冷器TEC的某一端，而制冷器TEC的另一端则连接到另一路输出电压受MCU的DAC控制的开关电源DC/DCADJ的输出VADJ;
[0019]C、在主输入供电和电吸收调制激光器EML的激光器阳极之间，接入实现低压降的激光器偏置电流的产生、调节、监视和禁止的功能装置；
[0020]D、在电吸收调制激光器EML的调制引脚MODA和“参考地”之间接入高频扼流choke和实现低压降的EA偏置电压调节功能的EA偏置电压调节装置；
[0021]E、ro电流检测装置简化为单个取样电阻R4;
[0022]F、激光器的当前工作温度信息需要由当前激光器温度监视ADC的采样值和VDC电压的ADC采样值的信息，并结合分压电阻R3的阻值和电吸收调制激光器EML内部温敏电阻Rth的特性，通过MCU内的软件计算来确定。
[0023]作为本实用新型的进一步改进，还包括步骤G:APC和ATC功能都是通过M⑶采用数字算法来实现的。
[0024]本实用新型的有益效果是:通过上述方案，吸收电流12完全由激光器LD的偏置电流Il中的一部分来实现，而偏置电流Il的剩下部分要么直接通过开关电源馈回3.3V供电端，要么先充当实际TEC电流的一部分后再通过开关电源馈回3.3V供电端，总体上都大大提高了 EML驱动电路的电源使用效率，从而降低了 EML驱动电路的功耗。此外，随着EML驱动电路功耗的降低，模块的发热量也相应的减少，高温下需要的TEC制冷电流也大大地减小，形成良性循环，这进一步降低了模块的最大功耗。尤其是在高温极限散热情况下，在同样的DC/DC开关转换效率情况下，相比典型的EML驱动设计方法，采用本实用新型所述方法设计的模块的功耗有较大的降低。
【附图说明】
[0025]图1是本实用新型一种低功耗EML驱动电路的示意图。
[0026]图2是现有技术中EML组件原理示意图。
[0027]图3是现有技术中典型的EML驱动方案框图。
[0028]图4是本实用新型一种低功耗EML驱动方法中的“虚拟地”电流分析示意图。
[0029]图5是本实用新型一种低功耗EML驱动电路的示意图。
[0030]图6是本实用新型一种低功耗EML驱动电路的EA偏置电压调节装置的实现方案一的示意图。
[0031]图7是本实用新型一种低功耗EML驱动电路的EA偏置电压调节装置的实现方案二的示意图。
[0032]图8是本实用新型一种低功耗EML驱动电路的EA偏置电压调节装置的实现方案三的示意图。
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