专利名称：用于提供偏置电流或驱动电流驱动负载的节能驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及以改良的(和最佳，最大的)功率效率来驱动电流驱动负载和/或提供严格的最小偏置电流的电路。更具体地说，本发明的实施例适用于向光和/或光电发射器和/或收发器提供偏置和/或驱动电流的方法和装置。
背景技术：
激光二极管是用于从电源接收偏置电压或电流的电流驱动装置。在向激光二极管或其他电流驱动负载提供偏置电流的传统电路中(比如，激光二极管电路)，由于激光二极管的工作电压(比如，1. 8V)低于由驱动电路提供的或发送到驱动电路的偏置电压(比如， 3. 3V)，因此可能会浪费掉相当多的功率。
如，可供应电压VCC (比如，3. 3V)由驱动器接收，而激光器需要的电压则相当小 (比如，1. 2V-1. 8V，取决于运行工况)。3. 3V供给电压与激光器实际电压(比如，1. 2-1. 8V)之差以发热的形式在驱动电路的晶体管中浪费掉了。在这种情况下，晶体管就要以发热的形式浪费掉1. 5至2.1V的电能。这样的电能损耗不仅不经济，而且还会产生热能对附近电路的运行产生负面影响和/或导致对额外冷却元件的需求。
本“背景技术”部分仅用于提供背景信息。“背景技术”的陈述并不认为本“背景技术”部分公开的主旨构成了该发明公开的现有技术，并且本“背景技术”的任何部分，包括本背景技术本身，都不认为构成本发明的现有技术。 发明内容
本发明涉及提供和/或驱动电流的电路，包含驱动器，用于向电流驱动负载提供偏置和/或驱动电流，感测电路，用于(a)感测提供给所述负载的偏置和/或驱动电流和 (b)将偏置和/或驱动电流转换为第一电压，和比较器，用于(a)接收所述第一输出电压，第一参考电压，和第二参考电压，和(b)向驱动器发送误差信号，所述误差信号用于调节偏置和/或驱动电流。在不同实施例中，所述驱动器可包含DC-DC转换器，且所述负载可包含激光二极管。在某些实施例中，所述比较器包含电流感测放大器。本发明的主要目的是节能。 DC-DC转换器的使用很重要，其用于生成需要提供预定电流到所述负载的电压，至少在某种程度上是因为DC-DC转换器(不会在串行元件中浪费或消耗能量，比如电阻器或简体管)通常效率高于线性调节器。
本发明其他的实施例则涉及光和/或光电发射器和/或收发器和提供偏置和/或驱动电流的方法。所述光和/或光电发射器和/或收发器通常包含用于提供偏置和/或驱动电流的上述电路，激光二极管，和微控制器或微处理器，用于调控发送到比较器的第一和第二参考电压的值。在某些实施例中，所述激光二极管耦合于所述感测电路的输入端。在另一些实施例中，所述比较器还包含第一和第二加法放大器。
提供偏置和/或驱动电流的方法通常包括⑴感测由驱动器(比如，通常为DC-DC 转换器)发送到电流驱动负载的电流，( )将电流转换为第一电压，(iii)将第一电压于第一参考电压比较得出第一比较结果，(iv)将第一比较结果与第二参考电压比较得出误差信号，和(V)将所述误差信号发送到驱动器(比如，保持或调节所述偏置和/或驱动电流)。一般来说，感测到的电流都是偏置和/或驱动电流。在某些实施例中，感测所述电流包括确定电流或电压骤降，该电流或电压骤降流经或贯穿串联在驱动器和电流驱动负载间的小型感测电阻器。在其他实施例中，将偏置和/或驱动电流转换为第一电压包含向感测放大器提供偏置和/或驱动电流。
本电路有益地提供了一种低电压，节能驱动电路，能用于驱动电流驱动装置，比如光和/或光电发射器和/或收发器中的激光二极管或LED。通过使用本驱动电路，施加到如激光二极管之类的电流驱动负载上的电压可以具有一个足以使所述负载偏置的最小值，从而消除传统驱动电路中的能量损耗(比如，贯穿一个或多个电流驱动装置的正向压降引起的负载)。因此，相比传统的激光二极管驱动器，本节能驱动电路提高了效率和/或将功耗降到了最低。
本发明的优点将会通过以下各实施例详细说明。
图1A为本发明的驱动电路框图。
图1B为本发明典型驱动电路的详解图。
图2为包括本发明的驱动电路的典型光和/或光电收发器和/或发射器的框图。
图3为流程图，对应的是本发明的向激光二极管或其他电流驱动负载提供偏置和 /或驱动电流的典型方法。详细说明本发明的各种实施例都会有详细的参照。参照的例证会在附图中得到阐释。本发明会用随后的实施例说明，但本发明不仅限于这些实施例的说明。相反的，本发明还意欲涵盖， 可能包括在由附加权利要求规定的本发明的主旨和范围内的备选方案，修订条款和等同个例。而且，在下文对本发明的详细说明中，指定了很多特殊细节，以便对本发明的透彻理解。 但是，对于一个所属技术领域的专业人员来说，本发明没有这些特殊细节也可以实现的事实是显而易见的。在其他实例中，都没有详尽说明公认的方法，程序，部件和电路，以避免本公开的各方面变得含糊不清。
同样地，为了方便起见，虽然术语“光的”和“光电的”通常可互换并且可以交替使用，且使用这些术语中任何一个也就涵盖了其他，除非上下文清楚地在其它方面做出了说明。同样，为了简便，术语“光学信号”，“光信号”，“光波”和“光束”也可交替使用，如术语 “连接到”，“耦合到”和“与……联系”(指连接的，耦合的和/或相通元件间的间接或者直接的关系，除非术语的上下文的用法在其他方面明白地做出了说明)，但是赋予他们的含义通常是在此类技术上公认的。在此公开的不同的实施例或示例可以与其他实施例或示例相结合，只要这一结合未明确在此公开为不利的、不希望的或有害的。
本发明涉及向诸如激光二极管之类的电流驱动负载提供偏置和/或驱动电流的方法和装置，尤其是光或光电发射器和/或收发器领域。通过使用本节能电流驱动电路，可将偏置电流以高于传统驱动电路的效率发送到激光二极管或其他电流驱动负载。因此，本发明避免了传统驱动电路带来的问题(低效和/或不经济的功耗)。下面会结合典型实施例全方位地详细对本发明进行说明。
典型节能驱动电路图1A为本发明典型节能驱动电路100A的框图。如图所示，所述节能驱动电路100A包 含驱动器或电压电源105，感测电路107，和比较器111。所述节能驱动电路100A是耦合到 电流驱动负载109上的。通常来说，驱动器或电压电源105为DC-DC电压转换器，且在感测 电路107的辅助下，可对所述电压转换器进行调节，以便为负载109发送较精确的电流。这 样，所述DC-DC电压转换器(通常为电压电源)起电流源的作用。
驱动器105可以是任何用于向负载109提供偏置和/或驱动电流106的驱动电路 或电压电源。在不同的实施例中，驱动器105可包含DC-DC转换器和/或电压开关调节器。 在一个实施例中，虽然负载109包括激光二极管，但是负载109也可以是任何用于由来自驱 动器105的有效电流驱动的电子装置，电路或电路元件(比如，LED)。
感测电路107可以是任何电路或电路系统，用于⑴探测或感测发送到电流驱动 负载109的偏置和/或驱动电流106和(ii)将偏置和/或驱动电流106转换为电压108。 在某些实施例中，感测电路107包含电阻器(比如，感测电阻)和一个或多个放大器(图1A 未显示)。在这类实施例中，所述电阻器可串接在驱动器105和电流驱动负载109之间。总 之，所述电阻器具有较小或最小的电阻值，且将较小或最小阻抗添加到电路100A上(比如， 如下图1B所示)。所述放大器可包含用于探测或感测偏置和/或驱动电流106并将其转换 为相应电压108的感测放大器。本节能驱动电路100A对电流敏感，不同于传统驱动电路， 可在驱动电流驱动负载109必须的最小电压上运行。在任何实施例中，电压108都可以发 送给比较器111。
如图所示，比较器111分别接收⑴来自感测电路107的电压108和(ii)第一和 第二参考电压Vl和V2。所述第一和第二参考电压可由一个或多个外部电压电源和/或一 个或多个片上电压调节器或电压生成器(未显示)提供。通常，第一参考电压等于或约等于 感测电路107输出的目标值，而第二参考电压等于或约等于O V或其他预定值，所述其他预 定值使反馈信号能具有在控制驱动电路105输出的数值的线性或其他最优范围内的数值。 由驱动器105提供的偏置和/或驱动电流106取决于第一和第二参考电压Vl和V2中至少 一个(和全部)。
根据一个或多个比较的结果(比如，电压108与第一参考电压Vl的比较，第二参考 电压V2与电压108与第一参考电压Vl间比较结果的比较，等)，比较器111可向驱动器105 提供误差或反馈信号110。根据反馈信号110的值，驱动器105可保持或调节自身的输出电 压值。由于本节能驱动电路100A在驱动器105到负载109的电流通路上不需要晶体管或 其他串行元件(比如，线性电源或标准激光驱动器)，本节能驱动电路100A可运行在与负载 109运行需要的最小电压相等或比其稍大的电压上运行。
因此，本节能驱动电路可探测或感测到发送到电流驱动负载109的偏置和/或驱 动电流106，并根据由比较器111提供的反馈信号，保持或调节驱动器105的输出电路。相 比传统驱动电路，节能驱动电路100A的输出对电流敏感，且用于向电流驱动负载109提供 驱动电流的驱动器105工作电压可以是用于驱动负载109的最小电压(比如，1.5V，1.8V， 2. 0V，等)。由于传统驱动器中的能量损失往往是由于驱动器105到负载109的电流通路上 晶体管或其他串行控制元件的前向压降造成的，因此本电路100A可显著地降低或消除传统驱动器中的能量损失。
提供偏置和/或驱动电流的典型电路图1B为本发明驱动电路100B的典型实施例。如图所示，驱动电路100B包含驱动器 (比如，DC-DC转换器)105，感测电路107，比较器111，和电流驱动负载(比如，激光二极管) 109。如图所示，驱动电路100B包含用于图1A驱动电路100A的典型电路系统，且那些具有 与图1B所示相同标号的结构基本等同于图1A所示的结构。如，驱动器105可以与图1A 所示的情况相同。即，驱动器105可以是DC-DC转换器(比如，开关变换器)，用于将第一电 压(比如，输入电压)转换为不同于(比如，小于)第一电压的第二电压(比如，输出电压)。举 例来说，DC-DC转换器可包含降压DC-DC转换器。
如图所示，感测电路107包含感测电阻器120和第一放大器130。电阻器120可以 是用于提供电阻的任何装置。但是，如上所述，电阻器120的数值通常相对较小，将最小阻 抗和/或负载添加到DC-DC转换器105的输出。比如，电阻器120的电阻值通常低于I ohm (比如，大概从0.1，0.2，0.3，O. 5欧姆，或更低的电阻值到O. 65，0.7，0.8，or O. 9欧 姆)。第一放大器130通常是感测放大器(比如，电流感测放大器)可包含任何放大器或电 路，用于确定偏置和/或驱动电流并提供或输出与探测到的偏置和/或驱动电流对应的电 压。
比较器111包含第二放大器140和第三放大器150。虽然第二放大器140和第三 放大器150通常都是加法放大器，但是还可包含任何用于提供与接收和/或输入电压总数 (或，相等，之差)相应的输出电压的放大器。第二和第三放大器140和150通常分别具有任 何足以使DC-DC转换器105保持，控制和/或调节电流驱动负载109偏置或驱动电流的增 益值(比如，1.1到10或更高，1. 5到5，2到4，等，或任何大于I的数值或范围)。在某些实 施例中，如图所示，电流驱动负载109包括激光二极管。在其他实施例中，电流驱动负载109 则为LED或其他任何用于通过光信号媒质(比如，空气，光纤[未显示]，等)生成光脉冲(比 如，光信号)的电流驱动装置。
如图所示，驱动器105接收输入电压(比如，从光和/光电发射器和/或收发器电 路系统，图1B中未显示)。在某些实施例中，接收的输入电压所处的范围在1. 5V到5V左右 (比如，2. 5 V, 3 V，3.3 V，4. 5 V, 5 V左右或任何其他等于或大于1. 8V值的范围)。在任何 实施例中，驱动器105 (DC-DC转换器)将接收的输入电压转换为小于输入电压的第二电压 (比如，按预定量)，且还等于或稍大于驱动激光二极管109需要的工作电压。比如，第二电 压可以在O. 5V到2V间变化(比如，O. 8 V, I V，1. 2 V,1. 5V, 1.8 V，等)，而作为DC-DC转换 器降低电压时所调用的预定量可在在O. 2V到4V间变化(比如，O. 3V到2. 5V或任何本文所 述的值或范围)。驱动器105的输出电压提供了偏置，负载，和/或驱动电流IOTT。所述Iqut 被发送至电阻器120 (比如，Rsense)的第一端和感测放大器130的输入端(比如，正输入端)。
第一放大器130的第二输入端(比如，负输入端)则在节点165耦合到电阻器120 的另一端。如图所示，节点165也是被耦合到电流驱动负载109的第一端或针脚(比如，正 极)，而电流驱动负载109的另一端或针脚(比如，负极)则耦合于接地端或电势大概为0V。
通常，第一放大器130为具备增益或幅值Al的电流感测放大器。在本配置中，第 一放大器130感测或确定了贯穿电阻器120的偏置和/或驱动电流Itot的数值，还将偏置 和/或驱动电流Iott转换为与Iott成比例的电压135。因此，电阻器120的电阻和感测放大器130的增益是可以选择的，以便了解偏置和/或驱动电流Iqut和电压135间的数学关系。
将电压135发送到第二放大器140的第一输入端(比如，正输入端)。第二放大器 140的第二输入端(比如,负输入端)与第一参考电压稱合(比如，Vset),其中Vset _ Iout (Al * Rsense)[丄]或Iout _ Vset 丨(A1^Rsense) [2]其中Itm是流经负载的预定或目标电流。
第一参考电压Vset可由内部或外部的电压电源提供(比列，外部电源[能贯穿传统的降压或升压电路]，电压生成器或电阻器划分网络，等)。正常工作条件下，在一个实施例中，第一参考电压Vset使目标电流流入二极管109。因此，Vset常常使DC-DC转换器105生成与驱动激光二极管109所需的理论最小电压相等的电压，外加负责处理变更(比如，在驱动器105，激光二极管109，等中)，电源电压不稳等问题的余量。此余量可以是驱动激光二极管109所需理论最小电压的1%至20%,或任何本文所述值或范围。
在一个实施例中，在标准的工作条件下，加法/讯差放大器140的负极端接收VSET， 而加法/讯差放大 器140的正极端则接收与由来自驱动器105输出电压提供的电流Iqut对应的电压。加法/讯差放大器140确定了电压135和Vset的差(或将Vset的负值与电压135 的正值相加，反之亦然)并提供输出电压145。在本实施例中，输出电压145将等于或约等于0V。因此，如方程式[I]和[2]所示，由于Vset与偏置和/或驱动电流Iot对应或成正比， 通过设置参考电压Vset就可将偏置和.或驱动电流Iotjt设定，同时生成的电压Votjt也可有效地保持在或调节至驱动电流驱动负载109所需的最小值。
将第二放大器140的输出电压145提供给第三放大器150的第一端(比如，负极输入端)。第三放大器150还在第二输入端(比如，正极输入端)接收第二参考电压(比如，VKEF)。 第二参考电压Vkef的数值通常能有效地将偏置和/或驱动电流Iott维持在驱动电流驱动负载109所需的最小值上。因此，第二放大器140的一个作用是将误差/反馈信号155转换到与通常由DC-DC转换器105接收的反馈电压匹配的水平。第三放大器150确定接收的输入信号(比如，电压145和Vkef)间的差并向DC-DC转换器105发送误差或反馈信号或电压 155。或者,第三放大器150将正极输入电压(比如，Veef)与负极输入电压(比如，电压145) 汇总。在一个实施例中，第三放大器150的负极端接收电压145，所述电压145在标准稳定工作条件下等于或约等于0，而第三放大器150的正极端接收VKEF。因此，在这样实施例中的标准稳定工作条件下，反馈/误差信号155的值等于Vkef (Veef +/- O V)。虽然放大器140 和150是如放大器增益都为I左右的实施例所示，但是明显大于I的增益(比如，2或大于2， 5或大于5，10或大于10，等)都可用于提升放大器的灵敏度，从而提升反馈/误差信号155 的灵敏度/或有效范围。
如上所述，且再次参照图1B，反馈/误差信号155被发送到了驱动器105 (比如， 在DC-DC转换器105反馈针脚上)。结合VSET，驱动器105利用误差信号155来稳定或调节电压Votit :发送至电流驱动负载109的偏置和/或驱动电流I·。比如，当偏置和/或驱动电流Iqut与驱动负载109的目标电流相对应时，电路100B就处于稳定状态，且可以保持偏置和/或驱动电流Itm稳定。另一方面，当偏置和/或驱动电流Iott超过驱动负载109所需的目标电流时，第一加法/讯差放大器140的输出电压145为正，且来自第二加法/讯差放大器150的反馈/误差信号155低于第二参考电压VKEF。这样会导致DC-DC转换器105 的输出电压降低，从而降低偏置和/或驱动电流IOTT。同样，当偏置和/或驱动电流Itm低 于驱动负载109所需的目标电流时,第一加法/讯差放大器140的输出电压145为负，且来 自第二加法/讯差放大器150的反馈/误差信号155高于第二参考电压VKEF。这样会导致 DC-DC转换器105的输出电压升高，从而提升偏置和/或驱动电流IQUT。
在许多实施例中，本驱动电路100B将开关DC-DC转换器105用作低电压电流电源 来向激光二极管109或其他电流驱动装置(未显示)提供偏置和/或驱动电流IOTT。较之传 统激光器，通过取消对贯穿晶体管的前向压降的补偿，驱动电路100B效率得到了提升且功 率要求降到了最低。
典型光和/或光电发射器和/或收发器图2举例说明了本发明光和/或光电发射器和/或收发器200(比如，SFP模块，SFP+模 块，等)的典型实施例。如图所示，收发器200包含电气接口 210，微处理器/微控制器240， 发射光组件(TOSA) 230，感测电路系统107，驱动电路105，比较器111和接收器部分260。
电气接口 210可以任何能够准确和/或有效地在外部主机(未显示)和收发器200 组件(比如，微处理器/微控制器240，驱动电路105，接收器260等)间传输数据和/或信 号的接口。微处理器/微控制器240可以是或包含用于控制和/或调整光收发器200各种 功能的微处理器，微控制器，现场可编程门阵列(FPGA)，专用集成电路(ASIC)，或复杂可编 程逻辑器件(CPLD)。比如，微处理器/微控制器240可提供信号245用于控制，保持或调整 发送至激光二极管235中T0SA230的一个或多个信号的调制或控制激光二极管235的输出 (比如，脉冲宽度)。此外，微处理器/微控制器240可向比较器111发送第一参考电压(Vset) 和第二参考电压(比如,Veef) ο或者,第一和第二参考电压Vset和Vkef也可有光收发器200中 的电气接口 210或其他电路系统(未显示)发送。比较器111可以与图1A-1B中所述的相同 或相似。
而且，驱动电路105可用于向T0SA230发送偏置和/或驱动电流201。在某些实施 例中，驱动电路105包含诸如图1A-1B所示的DC-DC转换器。由驱动电路105发送到TOSA 230的偏置和/或驱动电流可以是脉波宽度调变的(PWM)，且在编程后提供预定功率(比如， 某种功率，可被控制和/调节到在工作温度范围内或低于激光二极管235的最大工作温 度)。通常，TOSA 230包含激光二极管235，电吸收(EA)调制器233，和传感光电二极管237。 电吸收(EA)调制器233用于调制激光二极管235的输出。传感光电二极管237用于确定 激光二极管235的输出特性(比如，功率)和向微处理器240提供反馈信号255。再某些实 施例中，激光二极管235是直调式激光器(DML)，电吸收调制激光器(EML)，表面发射激光器 (VSCEL)或分布式反馈激光二极管(DFB-LD)。在不同的实施例中，与本段背景部分相同或 基本类似的模拟反馈都可以完全在微处理器/微控制器240或其他数字信号处理器(DSP) 模块(未显示)执行。
在某些实施例中(未显示)，接收器部分260包含接收光组件(ROSA),用于接收光 输入信号(比如，从诸如光缆一类的光信号介质接收到的光输入信号IN)并向电气接口 210 发送电输出信号(比如，通过限幅放大器和/或互阻放大器)。
本光和/或光电收发器200利用感测到的和/或调节后的最小偏置和/或驱动电 流201来驱动激光二极管235。在不同的实施例中，电气接口 210可接收信号和/或传递信号(比如，从外部主机)来设定或调节发送至比较器111的第一参考电压Vset和/或第二参考电压VKEF。如上所述，第一参考电压Vset的值用于确定发送至TOSA 230的偏置和/或驱动电流Iout的值(比如，根据图1B所示的方程式[I]和[2])。或者，Vset和/或Vkef可在设计或制造时确定，并且随后便不可调节或更改。第一参考电压Vset和第二参考电压Vkef通常被发送到比较器，而基于Vset的偏置和/或驱动电流Iqut则发送到TOSA 230。
如图1A-B所示，感测电路107和比较器111感测和/或监控偏置和/或驱动电流 Iott，并向驱动电路105发送反馈或误差信号275。在某些实施例中，信号275被发送到驱动电路105的反馈(FB)端。误差信号275通常与由图1B所示第三放大器提供的反馈/误差信号155相同或类似。S卩，信号275将驱动电路105提供的偏置和/或驱动电流保持并，在某些实施例中，调节(比如，增或减)在驱动激光二极管235所需的减小的或最小的值上。
因此，本光发射器/收发器200比使用传统驱动电路的光发射器/收发器更有效和节能。即，本光和/或光电发射器/收发器减少或避免了由于传统驱动电路中前向降压贯穿调节晶体管所导致的能量损耗。
驱动激光二极管的典型方法本发明的一个实施例涉及为激光二极管提供偏置或驱动电流的方法。本方法通常包含 ⑴感测由电压电源发送至电流驱动负载(比如，激光二极管)的驱动电流，(ii)将驱动电流转换为第一电压，(iii)将第一电压与第一参考电压比较，以得出第一比较结果，(iv)将第一比较结果与第二参考电压比较，以得出第一比较误差信号，和(V)向误差信号发送至电压电源。在一些实施例中，所述电压电源包含诸如DC-DC转换器之类的驱动电路，和/或感测驱动电流包含贯穿串接在电压电源和负载间电阻器的电压骤降。在其他实施例中，将驱动电流转换为第一电压包含从感测放大器输出贯穿 电阻器的电压。
为了将功耗降到最低和使效率提升到最高，本发明通常与电压电源的使用有关， 比如用于生成负载所需的确切电压(也可以是可变和/或最小电压)DC-DC开关变换器。通过获取电流对负载的反馈信号，电压电源就起到了电流电源的作用，因此在忽略负载所需电压的情况下，电流就得到了保护。因此，驱动器(比如，DC-DC转换器105)所提供的实际电压是可变的，且通常也是会改变的。比如，在负载为激光二极管的情况中，温度上升时，由 DC-DC转换器提供的电压也会提升。但是，在忽略DC-DC转换器输出电压的改变的情况下， 电流得到了保护，且在所有情况下，像驱动电流驱动负载的传统电路一样，驱动器(比如， DC-DC转换器105)也会生成特定条件所需的确切和/或最小电压(B卩，驱动负载电流所需的最小电压)，但是在其他串行元件中不会有额外的能量损耗发生。在某些复杂的实施例中， 电流也是可调的。
图3举例说明了向诸如激光二极管之类的电流驱动负载(比如，在光和/或光电器件中)发送偏置和/或驱动电流的方法的典型流程图300。在301，本方法启动，而在305， 确定或感测发送至电流驱动负载的驱动电流。比如，驱动电流可由驱动器提供，比如上文所述的DC-DC切换电压(比如，图1A，IB和2中的105)。在一个实施例中，本方法还包含在驱动器输出和电流驱动负载(比如，激光二极管)间耦合一个电阻(比如，电阻器)，并利用放大器来确定通过或贯穿电阻的电流或压降。比如，所述感测放大器(比如，图1A所示的第一放大器130)可接收来自驱动器和电阻器间第一节点的第一输入，和来自电阻器和电流驱动负载间第二节点的第二输入。
在节点310，驱动电流转换成了电压。在与感测放大器相关的实施例中，所述感测 放大器将驱动电流转换为第一电压。举例来说，所述第一电压与驱动器输出电压是相对应 的。在315,本方法包含将第一电压与第一参考电压相比较。比如,将第一电压与第一参考 电压相比较可包含向第一加法或讯差放大器发送第一电压与第一参考电压来确定第一比 较结果。比如，所述第一加法放大器可以是与图1B所示的第一放大器130相同的。通常， 所述第一参考电压等于或约等于驱动电流驱动负载的目标最小电压。或者，所述第一参考 电压的值等于驱动电压驱动负载所需理论最小电压并留有预设余量。
在315，本方法包含根据第一比较结果来生成反馈和/或误差信号。在某些实施例 中，生成反馈和/或误差信号包含相加，求和，比较或确定第一比较结果和第二参考电压间 的差。比如，生成反馈和/或误差信号包含将第一比较结果和第二参考电压发送到加法/ 讯差放大器。在一个实施例中，所述第二参考电压的值可使驱动器产生驱动电流驱动负载 的最小驱动电流。在某些实施例中，第二加法/讯差放大器的增益等于第一加法/讯差放 大器的增益(比如，其中一个的增益)，在此情况下第一和第二加法/讯差放大器的增益可 各自包含加法器或减法器。在加法/讯差放大器设置在光或光电收发器或发射器的实施例 中，第一和第二参考电压可由外部电压电源(比如，通过电气接口)，内置电压发生器，电阻 式分压器等。
在320，根据反馈/误差信号保持或调整驱动电流。通常，反馈/误差信号是直接 或间接发送到驱动电路或电压电源的。比如，反馈/误差信号可发送至DC-DC转换器的反 馈端，且所述反馈端用作电压电源，供应电流。当反馈/误差信号的电压等于或约等于第二 参考电压时，本方法包含保持驱动和/或偏置电流。当反馈/误差信号的电压低于第二参 考电压时，本发明可包含降低驱动和/或偏置电流。当反馈/误差信号的电压大于第二参 考电压时，本方法包含提升驱动和/或偏置电流。在正常稳定工作条件下，反馈/误差信号 的电压可等于第二参考电压。通常，忽略是否调整或保持驱动和/或偏置电流的情况下，本 方法会持续返回305并感测发送至电流驱动负载的驱动电流。自然地，本方法还可包含如 用于提供偏置和/或驱动电流典型电路实施例所述的附加和/或可选功能和/或步骤。
因此，通过感测由电压电源发送到如激光二极管之类电流驱动负载的偏置和/或 驱动电流，将偏置和/或驱动电流转换为电压，并继续将电压与第一和第二参考电压比较 来向电压电源发送反馈和/或误差信号，本方法可利用尽可能小的偏置和/或驱动电流来 驱动电流驱动负载。通常，反馈和/或误差信号不但能将偏置和/或驱动电流保持在尽可能 小的数值上，而且还可以提升或降低偏置和/或驱动电流。因此，本方法可降低或最低化某 种电压，所述电压用于提供偏置和/或驱动电流和避免传统驱动电路中的前向压降(比如， 导致效率降低和/或更高的能耗)。
总结因此，本发明关注的是用于向电流驱动负载(比如，激光二极管)提供偏置和/或驱动电 流的电路，和保持和/或调整这样的偏置和/或驱动电流的方法。本发明有益地降低或最 低化了电流驱动电路的能耗(比如，光和/或光电收发器和/或发射器中的能耗)。根据本 电路和/或方法，所述发送至电流驱动负载的偏置和/或驱动电流可以处在最小或尽可能 小的电流驱动负载所需驱动工作电压上，从而消除功率损失，该功率损失是传统驱动电路 中的前向压降导致的结果(即，激光驱动器和激光二极管间路径上晶体管所导致的)。
在本发明中，为了将功耗降到最低和最大程度提升效率，如DC-DC开关变换器的 电压电源就得用于生成负载所需的精确(和，或者，可变的和/或最小的)电压。通过从流 向负载的电流获取反馈信号，电压电源就可起到电流电源的作用。因此，忽略负载所需电 压，电流就是稳定的。通常，实际电压可能变化，而对于激光二极管，举例来说，当温度升高 时，实际电压会提升。忽略电压的变化，电流就是稳定的，而正如传统电路，DC-DC转化器可 生成必要的精确电压在所有情况下来维持电压稳定，且不会有其他串行元件的任何多余功 耗。在更复杂的实施例种，电流也是可调的。
对本发明的特殊实施例的上述描述是为了更好的图解和描述本发明。他们不是详 细的，也不会用公开的确切形式限制本发明，而很明显根据上述教义许多修改和变更都是 合理的。为了最好地说明本发明的原理和它的实际应用，本文选取并描述了实施例，以便使 所属技术领域的其他专业人员能够最佳地利用本发明和各种更改过的不同实施例适用于 预期的特殊用途。即，由此处添加的权利要求和它们的等价物限定了本发明的范畴。
权利要求
1.提供偏置和/或驱动电流的电路，包括a)驱动器，用于向电流驱动负载提供偏置和 /或驱动电流；b )感测电路，用于(i )感测偏置和/或驱动电流和(i i )将偏置和/驱动电流转换为第一电压；和((3)比较器，用于(i)接收第一电压和第一考电压，第二参考电压并 ( )向驱动器提供反馈/误差信号，所述反馈/误差信号用于将偏置和/或驱动电流维持或调节在或到目标值。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述驱动器包含DC-DC转换器。
3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述感测电路包含电流感测放大器。
4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述感测电路还包含串联于所述驱动器和电流驱动负载之间的电阻器，而所述电流感测放大器具有分别跨接在所述电阻器上的第一和第二输入端。
5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，还包含所述电流驱动负载，其中所述电流驱动负载包含激光二极管。
6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述比较器包含第一放大器，用于接收所述第一电压和第一参考电压并输出第一比较结果，和第二放大器，用于接收所述第一比较结果和第二参照电压并输出所述反馈和/或误差信号。
7.一种光收发器，包含a)如权利要求5所述的电路；和b)微控制器或微处理器,用于控制所述偏置和/或驱动电流。
8.如权利要求7所述的光收发器，其特征在于，所述激光二极管是耦合于所述感测电路的输入端。
9.如权利要求7所述的光收发器，其特征在于，所述感测电路包含电流感测放大器。
10.如权利要求9所述的光收发器，其特征在于，所述感测电路还包括耦合于所述电流感测放大器第一和第二输入端的电阻器。
11.如权利要求7所述的光收发器，其特征在于，所述比较器包含第一和第二放大器。
12.向电流驱动负载提供偏置和/或驱动电流的方法，包含a)感测从电压电源到所述电流驱动负载的所述偏置和/或驱动电流；b)将所述驱动电流转换为第一电压；c)将第一电压和第一参考电压相加，相减或相比较，确定第一比较结果；d)将第一比较结果和第二参考电压相加，相减或相比较，生成反馈和/回误差信号；和e)向所述电压电源提供所述反馈和/或误差信号。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述电压电源包含DC-DC转换器。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述电流驱动负载包含激光二极管。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，感测所述偏置和/或驱动电流包含确定通过串联在所述电压电源和电流驱动负载之间的电阻器的电流或电压骤 降。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，将所述偏置和/或驱动电流转换为所述第一电压包含向感测放大器第一和第二输入端提供所述电流或电压骤降。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包含在所述误差信号的值高于所述第二参考电压时降低所述第一参考电压。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包含在所述误差信号的值低于所述第二参考电压时提升所述第一参考电压。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一参考电压等于或大致为驱动所述电流驱动负载的最小电压，外加可供选择的限容电压。
20.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述反馈和/或误差信号用于维持或调节所述偏置和/或驱动电流。
全文摘要
本发明披露了向电流驱动负载(比如激光二极管)提供最小驱动电压的方法和电路。本电路和方法可用于以最小能量损耗高效地向驱动电流驱动负载提供偏置和/或驱动电流。所述电流通常包括(1)驱动器或电压电源，用于向电流驱动负载提供偏置和/或驱动电流，(2)感测电路，用于(i)感测偏置和/或驱动电流和(ii)将偏置和/驱动电流转换为第一电压，和(3)比较器，用于(i)接收第一电压和第一，二参考电压并(ii)向驱动器或电压电源提供反馈/误差信号，所述反馈/误差信号用于将偏置和/或驱动电流维持或调节在或到目标值。
文档编号H05B37/02GK103002636SQ20121042727
公开日2013年3月27日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月11日
发明者穆罕默德·阿扎德 申请人:索尔思光电(成都)有限公司