本實用新型涉及光模塊溫控技術領域，尤其涉及一種TEC快速響應結構。

背景技術：

隨著云計算和移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)流量呈爆炸式增長。為了應對這一挑戰(zhàn)，100Gb/s密集波分光傳輸系統(tǒng)逐漸在運營商核心光網(wǎng)絡中廣泛應用開來，同時100G CFP光模塊逐步替換掉以往的小速率光模塊。

傳統(tǒng)的光收發(fā)模塊(XFP、SFP+等)中含有一個激光器，只需要一路TEC對其進行溫度控制，控制方案相對簡單。而100G CFP模塊有四路25G EML光發(fā)射次模塊(Transmitter Optical Subassembly，簡寫為：TOSA)，需要模塊MCU控制四路TEC控制芯片，若是仍使用以往的控制方案，閉環(huán)控制時間過長，嚴重影響工作效率。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的之一在于克服現(xiàn)有技術中隨著光模塊結構中激光器數(shù)量的增長，已有的單MCU控制芯片越來越難有效管理多路TEC控制芯片的問題。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的：

第一方面，本實用新型實施例提供了一種TEC快速響應結構，包括MCU1芯片和MCU2芯片，其中，MCU1芯片的I/O口連接TOSA1內(nèi)部的熱敏電阻1和TOSA2內(nèi)部的熱敏電阻2；MCU2芯片的I/O口連接TOSA3內(nèi)部的熱敏電阻3和TOSA4內(nèi)部的熱敏電阻4；其中，MCU1和MCU2中分別存儲有各自監(jiān)控的TOSA的溫度控制范圍；

MCU1芯片的輸出端口連接TEC控制芯片1和TEC控制芯片2，其中TEC控制芯片1用于控制TOSA1內(nèi)部的TEC芯片，實現(xiàn)對TOSA1的加熱或者制冷；其中TEC控制芯片2用于控制TOSA2內(nèi)部的TEC芯片，實現(xiàn)對TOSA2的加熱或者制冷；

MCU2芯片的輸出端口連接TEC控制芯片3和TEC控制芯片4，其中TEC控制芯片3用于控制TOSA3內(nèi)部的TEC芯片，實現(xiàn)對TOSA3的加熱或者制冷；其中TEC控制芯片4用于控制TOSA4內(nèi)部的TEC芯片，實現(xiàn)對TOSA4的加熱或者制冷。

優(yōu)選的，所述TOSA1、TOSA2、TOSA3和TOSA4的波特率為25G、28G、35G、50G或者56G中的任意一種。

優(yōu)選的，所述TEC控制芯片1、TEC控制芯片2、TEC控制芯片3和TEC控制芯片4，具體為ADN8831芯片。

優(yōu)選的，所述TEC控制芯片1、TEC控制芯片2、TEC控制芯片3和TEC控制芯片4，具體為MAX8520芯片、MAX8521芯片、MAX1968芯片或者MAX1978芯片。

第二方面本實用新型實施例提供了一種TEC快速響應結構，包括MCU1芯片、MCU2芯片和模擬開關，其中，MCU2芯片的I/O口連接，第一組TOSA內(nèi)部的各個熱敏電阻，其中，第一組TOSA內(nèi)部至少包括兩個TOSA；MCU2芯片的I/O口，還連接第二組TOSA內(nèi)部的各個熱敏電阻，其中，第二組TOSA內(nèi)部至少包括兩個TOSA；其中，MCU1和MCU2中分別存儲有各自監(jiān)控的TOSA的溫度控制范圍；

MCU2芯片的第二輸出端口連接第二組TOSA對應的各TEC控制芯片，實現(xiàn)對第二組TOSA的加熱或者制冷；MCU1芯片的輸出端口連接模擬開關的第一數(shù)據(jù)輸入端口，其中，模擬開關的數(shù)據(jù)輸出端口連接第一組TOSA對應的各TEC控制芯片；所述MCU2芯片的第一輸出端口連接模擬開關的第二數(shù)據(jù)輸入端口；

模擬開關的數(shù)據(jù)輸出端口連接第一組TOSA對應的各TEC控制芯片，實現(xiàn)對第一組TOSA的加熱或者制冷；

所述模擬開關的控制端口連接MCU2芯片，用于控制模擬開關的。

優(yōu)選的，所述TOSA1、TOSA2、TOSA3和TOSA4的波特率為25G、28G、35G、50G或者56G中的任意一種。

優(yōu)選的，所述TEC控制芯片1、TEC控制芯片2、TEC控制芯片3和TEC控制芯片4，具體為ADN8831芯片。

優(yōu)選的，所述TEC控制芯片1、TEC控制芯片2、TEC控制芯片3和TEC控制芯片4，具體為MAX8520芯片、MAX8521芯片、MAX1968芯片或者MAX1978芯片。

優(yōu)選的，所述模擬開關為CD4051、CD4052或者CD4053。

優(yōu)選的，MCU1和MCU2為芯片MCS51或者PIC單片機。

在本實施例中采用兩只MCU實現(xiàn)對TEC控制芯片的并行處理，減少控制等待時間，從而提高TOSA溫度控制的效率。本實用新型的一種TEC快速響應控制結構，尤其適用于100G CFP光模塊。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的一種TEC快速響應結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的一種TEC控制芯片的管腳示意圖；

圖3為本實用新型實施例提供的一種TEC芯片連接結構示意圖；

圖4為本實用新型實施例提供的一種對應TEC控制芯片的保護電路結構示意圖；

圖5為本實用新型實施例提供的另一種TEC快速響應結構示意圖；

圖6為本實用新型實施例提供的一種模擬開關的管腳示意圖；

圖7為本實用新型實施例提供的一種基于模擬開關的TEC快速響應結構的部分結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

實施例1：

本實用新型實施例提供一種TEC快速響應結構，如圖1所示，包括MCU1芯片和MCU2芯片，其中，MCU1芯片的I/O口連接TOSA1內(nèi)部的熱敏電阻1和TOSA2內(nèi)部的熱敏電阻2；MCU2芯片的I/O口連接TOSA3內(nèi)部的熱敏電阻3和TOSA4內(nèi)部的熱敏電阻4；其中，MCU1和MCU2中分別存儲有各自監(jiān)控的TOSA的溫度控制范圍；

MCU1芯片的輸出端口連接TEC控制芯片1和TEC控制芯片2，其中TEC控制芯片1用于控制TOSA1內(nèi)部的TEC芯片，實現(xiàn)對TOSA1的加熱或者制冷；其中TEC控制芯片2用于控制TOSA2內(nèi)部的TEC芯片，實現(xiàn)對TOSA2的加熱或者制冷；

MCU2芯片的輸出端口連接TEC控制芯片3和TEC控制芯片4，其中TEC控制芯片3用于控制TOSA3內(nèi)部的TEC芯片，實現(xiàn)對TOSA3的加熱或者制冷；其中TEC控制芯片4用于控制TOSA4內(nèi)部的TEC芯片，實現(xiàn)對TOSA4的加熱或者制冷。

本實用新型的一種TEC快速響應控制結構，尤其適用于100G CFP(全稱為：Centum Form-factor Pluggable)光模塊，在本實施例中采用兩只MCU實現(xiàn)對TEC控制芯片的并行處理，減少控制等待時間，從而提高TOSA溫度控制的效率。

在本實用新型實施例結構中，所述TOSA1、TOSA2、TOSA3和TOSA4的波特率為25G、28G、35G、50G或者56G中的任意一種。

在本實用新型實施例中，所述TEC控制芯片1、TEC控制芯片2、TEC控制芯片3和TEC控制芯片4，具體可以采用型號為ADN8831的芯片。其芯片管腳圖如圖2所示，ADN8831是一個差分輸出方式的TEC控制器，搭建一個外圍H橋電路產(chǎn)生適當?shù)碾娏鱽眚寗覶EC，使其對半導體激光器加熱或制冷。如圖3所示。圖中的P1，P2，N1，N2，OUTA，OUTB分別連到ADN8831的IN1P，IN2P，IN1N，IN2N，OUT1，OUT2引腳上。TEC控制器設在H橋中間，構成一個不對稱橋。ADN8831對H橋的左支采用開關方式驅動，右支采用線性方式驅動，即當開關管N1導通、開關管P1關閉、P2常通、N2常閉時，電流從TEC的OUTB端經(jīng)TEC流向OUTA端，此為制冷狀態(tài)；當開關管N1關閉、開關管P1導通、P2常閉、N2常通時，電流從TEC的OUTA端經(jīng)TEC流向OUTB端，此為致熱狀態(tài)。這種靈活又方便的外接H橋，能更好的提高電源效率，減小紋波電流，增加了散熱路徑。

ADN8831內(nèi)部提供了相關保護電路，這樣起到保護TEC防止激光器因過熱而損壞。因為有時候通過TEC的電流有可能大于額定工作電壓，這樣會燒壞TEC和半導體激光器，造成經(jīng)濟上的損失。為了進一步提高ADN8831芯片的使用安全性，本實用新型實施例還提供了相應的保護電路，如圖4所示，為本實用新型實施例給予的相應保護與檢測電路。圖中VLIM設置了可通過TEC的最大電壓，ILIMH設置了TEC當前加熱的極限值，ILIMC設置了TEC當前冷卻的極限值，其中，TMPGD用于在OUT1管腳的輸出電壓與IN2P管腳的電壓值相差±100mV時，將會激活LED1燈亮。

在本實用新型實施例中，所述TEC控制芯片1、TEC控制芯片2、TEC控制芯片3和TEC控制芯片4，具體為MAX8520芯片、MAX8521芯片、MAX1968芯片或者MAX1978芯片。其控制TEC芯片的電路可以參照已有的實現(xiàn)方式，在此，不一一贅述。

實施例2：

本實用新型實施例還提供了另一種TEC快速響應結構，相比較實施例1中MCU1芯片和MCU2芯片相對獨立運行，并維護各自監(jiān)控的至少兩個TOSA模塊的結構，本實用新型實施例中則將單一MCU2作為光模塊中所包含的所有TOSA模塊熱敏電阻監(jiān)測信號的接收端，并根據(jù)溫度監(jiān)控不同階段將其中部分TOSA模塊所對應的熱敏電阻的監(jiān)測信號透傳給MCU1，并控制模擬開關接通MCU1與相應TOSA模塊中TEC所連接的TEC控制芯片導通。在另一控制階段，光模塊中個TOSA模塊的TEC控制均有MCU2來完成。其中，兩個階段的臨界點可以是前一監(jiān)測點的溫度和后一監(jiān)測點的溫度差所設定的一個閾值，小于該閾值則全部TEC控制均交由MCU2來實現(xiàn)，而大于該閾值則通過透傳部分監(jiān)測信號，并切換模擬開關導通通道的方式，實現(xiàn)控制TEC任務的分工，從而減輕了單一MCU芯片的工作壓力，提高了TEC控制響應速度。相應的結構如圖5所示：

包括MCU1芯片、MCU2芯片和模擬開關，其中，MCU2芯片的I/O口連接，第一組TOSA內(nèi)部的各個熱敏電阻，其中，第一組TOSA內(nèi)部至少包括兩個TOSA；MCU2芯片的I/O口，還連接第二組TOSA內(nèi)部的各個熱敏電阻，其中，第二組TOSA內(nèi)部至少包括兩個TOSA；其中，MCU1和MCU2中分別存儲有各自監(jiān)控的TOSA的溫度控制范圍；

MCU2芯片的第二輸出端口連接第二組TOSA對應的各TEC控制芯片，實現(xiàn)對第一組TOSA的加熱或者制冷；MCU1芯片的輸出端口連接模擬開關的第一數(shù)據(jù)輸入端口，其中，模擬開關的數(shù)據(jù)輸出端口連接第一組TOSA對應的各TEC控制芯片；所述MCU2芯片的第一輸出端口連接模擬開關的第二數(shù)據(jù)輸入端口；

模擬開關的數(shù)據(jù)輸出端口連接第一組TOSA對應的各TEC控制芯片，實現(xiàn)對第一組TOSA的加熱或者制冷；

所述模擬開關的控制端口連接MCU2芯片，用于控制模擬開關的。

本實用新型實施例基于監(jiān)控工作量和幅度的不同，提供了一種節(jié)能低耗控制方式和高強度控制方式之間可切換的結構，利用MCU2作為切換方式的執(zhí)行主體，在節(jié)能低耗控制方式中，MCU1可處于休眠狀態(tài)。而一旦進入高強度控制方式(如上描述的高與閾值)，則激活MCU1，并將相應TOSA的熱敏電阻監(jiān)測信號透傳給MCU1，并將相應TOSA中TEC相連的TEC控制芯片的控制端口，從MCU2鏈路轉移為指向MCU1的鏈路(通過模擬開關實現(xiàn))。相比較實施例1，本實用新型實施例所提出的方案能夠進一步減少了光模塊功率的損耗。

在本實用新型實施例中，所述TOSA1、TOSA2、TOSA3和TOSA4的波特率為25G、28G、35G、50G或者56G中的任意一種。

在本實用新型實施例中，所述TEC控制芯片1、TEC控制芯片2、TEC控制芯片3和TEC控制芯片4，具體為ADN8831芯片。相應的外圍電路設計可參考實施例1中所述，在此不一一贅述。

在本實用新型實施例中，所述TEC控制芯片1、TEC控制芯片2、TEC控制芯片3和TEC控制芯片4，具體還可以為MAX8520芯片、MAX8521芯片、MAX1968芯片或者MAX1978芯片。

在本實用新型實施例中，所述模擬開關為CD4051、CD4052或者CD4053。如圖6所示，給予了CD4052的管腳示意圖，進一步的給予了其與MCU1和MCU2以及TEC控制芯片的連接管腳示意圖。

如圖7所示，其中，因為CD4052是邏輯控制實現(xiàn)單通道選擇的芯片，因此，對應每一個TEC控制芯片，若要通過CD4052實現(xiàn)與MCU1、MCU2之間的數(shù)據(jù)通路切換，另一方面還要保證數(shù)據(jù)傳輸響應速率，優(yōu)選的實現(xiàn)方案是對應每一個上述TEC控制芯片配置一個CD4052芯片(次選的實現(xiàn)方案是給兩個TEC控制芯片僅配置一個CD4052芯片，并通過依次導通相應通道完成控制數(shù)據(jù)的傳輸)。在圖7中，MCU2與TEC控制芯片1之間的通道為CD4052(1)芯片的X0Y0通道，MCU1與TEC控制芯片1之間的通道為CD4052(1)芯片的X2Y2通道。在具體實現(xiàn)過程中，若需要由MCU2發(fā)送控制數(shù)據(jù)給TEC控制芯片1，則MCU2會給CD4052(1)的接口A和B分別給予“0”、“0”信號，則通道X0Y0導通，X2Y2通道被阻隔；若需要由MCU1發(fā)送控制數(shù)據(jù)給TEC控制芯片1，則MCU2會給CD4052(1)的接口A和B分別給予“0”、“1”信號，則通道X0Y0被阻隔，通道X2Y2將導通。相應的圖7中TEC控制芯片2對應的控制數(shù)據(jù)接收方式和TEC控制芯片1中相似，是通過CD4052(2)來實現(xiàn)，在此不再贅述。

通過上述內(nèi)容分析，對于涉及需要切換控制通道的TEC控制芯片為多個時，優(yōu)選的采用具有相應通道數(shù)量的多通道切換功能的模擬開關。本實用新型實施例提供的CD4052可作為實現(xiàn)原理側的描述，但是并非最優(yōu)的模擬開關芯片選擇。實際選擇的模擬開關可以根據(jù)上述結論進行配置，從而能夠進一步簡化電路的設計。

在本實用新型實施例諸多實現(xiàn)方式中，所述MCU1和MCU2可以通過芯片MCS51或者PIC單片機實現(xiàn)。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。