一種eml激光器的tec控制電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種EML激光器的TEC控制電路，包括：一電源電路、一EML激光器、一升降壓變換電路和一單片機(jī)MCU，所述電源電路輸出端連接升降壓變換電路，所述EML激光器集成了一制冷器TEC和一熱敏電阻NTC；所述單片機(jī)MCU的ADC輸入引腳和DAC輸出引腳分別連接所述熱敏電阻NTC和升降壓變換電路的輸入端，所述升降壓變換電路的輸出端連接所述制冷器TEC的TEC+引腳，TEC-引腳連接第一參考電壓。由于上述技術(shù)方案中采用的升降壓變換電路，雖然采用了四個(gè)N-MOS管開關(guān)，但是在某一個(gè)工作點(diǎn)上，實(shí)際上只有一個(gè)N-MOS管開關(guān)和唯一的電感有損耗，同時(shí)電路采用了高效的同步整流技術(shù)，整個(gè)電路的效率得到了極大的提升，很大程度上降低了整個(gè)模塊的功耗。
【專利說(shuō)明】—種EML激光器的TEC控制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電吸收調(diào)制激光器(Electro-absorption ModulatedLaser,以下簡(jiǎn)稱EML激光器)，尤其涉及一種EML激光器的TEC控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的SFP+(EnhancedSmall Form Factor Pluggable Module)模塊及XFP(10Gigabit Small Form Factor Pluggable Module)模塊的應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)使用EML激光器來(lái)增強(qiáng)長(zhǎng)距光傳輸?shù)目煽啃?。但是EML激光器的輸出光功率、輸出波長(zhǎng)穩(wěn)定性等參數(shù)都會(huì)受到激光器工作溫度的影響，所以EML激光器工作溫度的穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。而EML激光器內(nèi)部都集成了一個(gè)熱電制冷器TEC (Thermo Electric Cooler)和一個(gè)用于反饋激光器當(dāng)前工作溫度的熱敏電阻NTC(Negative Temperature Coefficient),通過(guò)采集NTC電阻上的電壓值來(lái)閉環(huán)控制EML激光器的TEC電路，促使激光器的當(dāng)前工作溫度保持高度穩(wěn)定，以保證激光器的傳輸性能。如圖1所不，包括一電源電路10、一電壓變換電路20、一 TEC閉環(huán)反饋電路30、一集成了一熱電制冷器TEC41和一熱敏電阻NTC42的EML激光器40，其中，電壓變換電路20，包括:第一、二降壓變換電路21、22，兩電路的輸出端分別與TEC41的TEC+和TEC-兩個(gè)引腳連接。其工作原理:電源電路10為電壓變換電路20提供3.3V的工作電壓，第一、二降壓變換電路21、22分別提供給TEC41的TEC+和TEC-兩個(gè)引腳不同的電壓，使得熱電制冷器TEC41內(nèi)部流過(guò)正向或者反向的電流，使熱電制冷器TEC41給EML激光器40制冷或者加熱。當(dāng)EML激光器40的工作溫度偏高時(shí)，熱敏電阻NTC42的阻值就會(huì)變小，此時(shí)，與其連接的TEC閉環(huán)反饋電路30提供一個(gè)電壓變大的信號(hào)給電壓變換電路20，使第一降壓變換電路21的電壓比第二降壓變換電路22的電壓高，流經(jīng)熱電制冷器TEC41的電流方向由TEC+流向TEC-，迫使EML激光器40的工作溫度下降，保持EML激光器40的工作溫度穩(wěn)定。反之，當(dāng)EML激光器40的工作溫度偏低時(shí)，熱敏電阻NTC42的阻值就會(huì)變大，此時(shí)，與其連接的TEC閉環(huán)反饋電路30提供一個(gè)電壓變小的信號(hào)給電壓變換電路20，使第一降壓變換電路21的電壓比第二降壓變換電路22的電壓低，流經(jīng)熱電制冷器TEC41的電流方向由TEC-流向TEC+，迫使EML激光器40的工作溫度升高，保持EML激光器40的工作溫度穩(wěn)定。由于EML激光器的TEC控制電路中采用兩路降壓變換電路，兩路降壓變換電路各有一個(gè)開關(guān)和一個(gè)電感在電路工作的時(shí)候存在開關(guān)損耗，轉(zhuǎn)換效率低的缺點(diǎn)，不能滿足低功耗模塊要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服以上缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種低功耗EML激光器的TEC控制電路。
[0004]為達(dá)到以上發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供一種EML激光器的TEC控制電路，包括:一電源電路、一 EML激光器、一升降壓變換電路和一單片機(jī)MCU，所述電源電路輸出端連接升降壓變換電路，所述EML激光器集成了一制冷器TEC和一熱敏電阻NTC ;所述單片機(jī)MCU的ADC輸入引腳和DAC輸出引腳分別連接所述熱敏電阻NTC和升降壓變換電路的輸入端，所述升降壓變換電路的輸出端連接所述制冷器TEC的TEC+引腳，TEC-引腳連接第一參考電壓。
[0005]所述升降壓變換電路，包括:第一、第二電容；第一、二、三、四N-MOS管開關(guān)；一電感；第一、第二和第三電阻；一脈沖寬帶調(diào)制器和一誤差放大器，所述第一電容第一端連接所述第一 N-MOS管開關(guān)的漏極D和電源電路輸出端，第二端接地；所述電感的第一端連接第一 N-MOS管開關(guān)的源極S和第二 N-MOS管開關(guān)的漏極D，第二端連接第三N-MOS管開關(guān)的漏極D和第四N-MOS管開關(guān)的源極S ;所述第二、第三N-MOS管開關(guān)的源極S接地；所述第四N-MOS管開關(guān)的漏極D連接第二電容的第一端，該電容第二端接地；所述誤差放大器負(fù)輸入端接第二參考電壓，該誤差放大器正輸入端與第一、第二、第三電阻的第一端連接，三電阻第二端依次連接第二電容的第一端、接地端和單片機(jī)的DAC輸出引腳，所述脈沖寬帶調(diào)制器連接所述第一、二、三、四N-MOS管開關(guān)的柵極G和誤差放大器的輸出端。
[0006]由于上述技術(shù)方案中采用的升降壓變換電路，雖然采用了四個(gè)N-MOS管開關(guān)，但是在某一個(gè)工作點(diǎn)上，實(shí)際上只有一個(gè)N-MOS管開關(guān)和唯一的電感有損耗，同時(shí)電路米用了高效的同步整流技術(shù)，整個(gè)電路的效率得到了極大的提升，很大程度上降低了整個(gè)模塊的功耗。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1表示現(xiàn)有技術(shù)EML激光器的TEC控制電路原理圖；
[0008]圖2表示本實(shí)用新型EML激光器的TEC控制電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型最佳實(shí)施例。
[0010]如圖2所示EML激光器的TEC控制電路，包括:一電源電路10、一 EML激光器40、一升降壓變換電路50和一單片機(jī)MCU 60，電源電路10輸出端連接升降壓變換電路50，EML激光器40集成了一制冷器TEC41和一熱敏電阻NTC42 ;單片機(jī)MCU 60的ADC輸入引腳和DAC輸出引腳分別連接熱敏電阻NTC42和升降壓變換電路50的輸入端，升降壓變換電路50的輸出端連接制冷器TEC41的TEC+引腳，TEC-引腳連接第一參考電壓Vrefl。其中，升降壓變換電路50，包括:第一、第二電容Cl、C2 ;第一、二、三、四N-MOS管開關(guān)M0S1、M0S2、M0S3、M0S4 ;—電感LI ;第一、第二和第三電阻Rl、R2、R3 ;—脈沖寬帶調(diào)制器PWMl和一誤差放大器EAl,第一電容Cl第一端連接第一 N-MOS管開關(guān)MOSl的漏極D和電源電路10輸出端，第二端接地；電感LI的第一端連接第一 N-MOS管開關(guān)MOSl的源極S和第二 N-MOS管開關(guān)M0S2的漏極D，第二端連接第三N-MOS管開關(guān)M0S3的漏極D和第四N-MOS管開關(guān)M0S4的源極S ;第二、第三N-MOS管開關(guān)M0S2、M0S3的源極S接地；第四N-MOS管開關(guān)M0S4的漏極D連接第二電容C2的第一端，該電容第二端接地；誤差放大器EAl負(fù)輸入端接第二參考電壓Vref2,該誤差放大器正輸入端與第一、第二、第三電阻Rl、R2、R3的第一端連接,三電阻第二端依次連接第二電容C2的第一端、接地端和單片機(jī)MCU60的DAC輸出引腳，脈沖寬帶調(diào)制器PWMl連接第一、二、三、四N-MOS管開關(guān)M0S1、M0S2、M0S3、M0S4的柵極G和誤差放大器EAl的輸出端。
[0011]本實(shí)用新型EML激光器的TEC控制電路，工作原理如下:[0012]電源電路10為升降壓變換電路50提供3.3V的工作電壓，升降壓變換電路50和第一參考電壓Vrefl分別為熱電制冷器TEC41的TEC-和TEC+兩個(gè)引腳提供不同的電壓，使得熱電制冷器TEC41內(nèi)部流過(guò)正向或者反向的電流，熱電制冷器TEC41就會(huì)給EML激光器40制冷或者加熱。由于第一參考電壓Vref I提供的是一恒定的電壓值，所以改變EML激光器40內(nèi)的熱電制冷器TEC41的流經(jīng)電流方向，只需改變升降壓變換電路50的輸出電壓大于或者是小于第一參考電壓Vref I輸出的電壓即可。升降壓變換電路50的工作原理如下:電源電路10與第一電容Cl、第一開關(guān)MOS管M0S1、第二開關(guān)MOS管M0S2、第四開關(guān)MOS管M0S4、脈沖寬帶調(diào)制器PWM1、一誤差放大器EAl和電感L1、第二電容C2、第一電阻R1、第二電阻R2組成了一個(gè)完整的同步整流的降壓型的DC/DC降壓電路，工作期間第三開關(guān)MOS管M0S3處于關(guān)閉狀態(tài)，第四開關(guān)MOS管M0S4—直處于導(dǎo)通狀態(tài)。電源電路10與第一電容Cl、第一開關(guān)MOS管MOSl、第三開關(guān)MOS管M0S3、第四開關(guān)MOS管M0S4、脈沖寬帶調(diào)制器PWM1、一誤差放大器EAl和電感L1、第二電容C2、第一電阻R1、第二電阻R2組成了一個(gè)完整的同步整流的升壓型的DC/DC升壓電路，工作期間第二開關(guān)MOS管M0S2處于關(guān)閉狀態(tài)，第一開關(guān)MOS管MOSl —直處于導(dǎo)通狀態(tài)。在上述的升壓、降壓兩種工作狀態(tài)中第一電阻R1、第二電阻R2是反饋電阻，而第三電阻R3、單片機(jī)MCU60則是用于外部設(shè)定升降壓變換電路50的輸出電壓。當(dāng)EML激光器40的工作溫度偏高時(shí)，EML激光器40內(nèi)部的熱敏電阻NTC42的阻值就會(huì)變小，經(jīng)過(guò)單片機(jī)MCU60的ADC輸入引腳在熱敏電阻NTC42上采集到的電壓值就會(huì)降低，單片機(jī)MCU60的DAC輸出引腳就會(huì)輸出一個(gè)電壓值經(jīng)過(guò)第三電阻R3到誤差放大器EAl的正輸入端,使該端的電壓低于負(fù)輸入端的第二參考電壓Vref 2電壓值，對(duì)于一個(gè)已經(jīng)平衡狀態(tài)的閉環(huán)電路來(lái)說(shuō)的話，就相當(dāng)于反饋電阻第一電阻Rl的阻值變大了，因?yàn)榈谝浑娮鑂l的阻值變大了，才會(huì)有第一電阻Rl與第二電阻R2在誤差放大器EAl的正向輸入端形成的分壓才會(huì)變小，所以根據(jù)(公式2)可得到，當(dāng)?shù)谝浑娮鑂l的阻值變大，那么升降壓變換電路50的輸出端電壓值就會(huì)升高，當(dāng)輸出電壓值大于第一參考電壓Vrefl電壓值時(shí)，流經(jīng)EML激光器40內(nèi)部TEC 41的電流方向由TEC+流向TEC-，迫使EML激光器40的工作溫度下降，保持EML激光器40的工作溫度穩(wěn)定。反之，當(dāng)EML激光器40的工作溫度偏低時(shí)，EML激光器40內(nèi)部的熱敏電阻NTC 42的阻值就會(huì)變大，經(jīng)過(guò)單片機(jī)MCU60的ADC輸入引腳在熱敏電阻NTC 42上采集到的電壓值就會(huì)升高，單片機(jī)MCU60的DAC輸出引腳就會(huì)輸出一個(gè)電壓值經(jīng)過(guò)第三電阻R3到誤差放大器EAl正向輸入端，使該端電壓高于負(fù)向輸入端第二參考電壓Vref2的電壓值，同樣的對(duì)于一個(gè)已經(jīng)平衡狀態(tài)的閉環(huán)電路來(lái)說(shuō)的話，就相當(dāng)于反饋電阻第一電阻Rl的阻值變小了，因?yàn)榈谝浑娮鑂l的阻值變小了，才會(huì)有第一電阻Rl與第二電阻R2在誤差放大器EAl的正向輸入端形成的分壓才會(huì)變大，所以根據(jù)(公式2)可得到，當(dāng)?shù)谝浑娮鑂l的阻值變小，那么升降壓變換電路50的輸出端電壓就會(huì)降低，當(dāng)輸出的電壓值小于第一參考電壓Vrefl電壓值時(shí)，流經(jīng)EML激光器40內(nèi)部TEC 41的電流方向由TEC-流向TEC+，迫使EML激光器40的工作溫度上升，保持EML激光器40的工作溫度穩(wěn)定。
【權(quán)利要求】
1.EML激光器的TEC控制電路，其特征在于，包括:一電源電路(10)、一 EML激光器(40)、一升降壓變換電路(50)和一單片機(jī)MCU ( 60)，所述電源電路10輸出端連接升降壓變換電路(50)，所述EML激光器(40)集成了一制冷器TEC (41)和一熱敏電阻NTC (42);所述單片機(jī)MCU (60)的ADC輸入引腳和DAC輸出引腳分別連接所述熱敏電阻NTC (42)和升降壓變換電路(50 )的輸入端，所述升降壓變換電路(50 )的輸出端連接所述制冷器TEC (41)的TEC+引腳，TEC-引腳連接第一參考電壓(Vrefl)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的EML激光器的TEC控制電路，其特征在于，所述升降壓變換電路(50)，包括:第一、第二電容(C1、C2);第一、二、三、四 N-MOS 管開關(guān)(M0S1、M0S2、M0S3、M0S4);—電感(LI);第一、第二和第三電阻(R1、R2、R3);—脈沖寬帶調(diào)制器(PWMl)和一誤差放大器(EAl )，所述第一電容(Cl)第一端連接所述第一 N-MOS管開關(guān)(M0S1)的漏極D和電源電路(10)輸出端，第二端接地；所述電感(LI)的第一端連接第一 N-MOS管開關(guān)(MOSl)的源極S和第二 N-MOS管開關(guān)(M0S2)的漏極D，第二端連接第三N-MOS管開關(guān)(M0S3)的漏極D和第四N-MOS管開關(guān)(M0S4)的源極S ;所述第二、第三N-MOS管開關(guān)M0S2、M0S3的源極S接地；所述第四N-MOS管開關(guān)(M0S4)的漏極D連接第二電容(C2)的第一端，該電容第二端接地；所述誤差放大器(EAl)負(fù)輸入端接第二參考電壓(Vref2)，該誤差放大器正輸入端與第一、第二、第三電阻(Rl、R2、R3)的第一端連接，三電阻第二端依次連接第二電容(C2)的第一端、接地端和單片機(jī)MCU (60)的DAC輸出引腳，所述脈沖寬帶調(diào)制器(PWMl)連接所述第一、二、三、四N-MOS管開關(guān)(M0S1、M0S2、M0S3、M0S4)的柵極G和誤差放大器(EAl)的輸出端。
【文檔編號(hào)】H01S5/024GK203562639SQ201320712533
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】熊志剛, 方華, 任禮霞 申請(qǐng)人:深圳新飛通光電子技術(shù)有限公司