專利名稱：一種雪崩光電二極管的保護(hù)設(shè)備及保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雪崩光電二極管的保護(hù)技術(shù)，尤其涉及在無源光網(wǎng)絡(luò)突發(fā)模式下雪 崩光電二極管的保護(hù)技術(shù)。
背景技術(shù)：
APD (雪崩光電二極管)，在光通信中使用的光敏元件。在以硅或鍺為材料制 成的光電二極管的P-N結(jié)上加上反向偏壓后，射入的光被P-N結(jié)吸收后會形成光電流。 加大反向偏壓會產(chǎn)生“雪崩”(即光電流成倍地激增)的現(xiàn)象，因此這種二極管被稱為
“雪崩光電二極管”。傳統(tǒng)的雪崩光電二極管的保護(hù)方法，是在雪崩光電二極管前，串 聯(lián)一個電阻或者限流二極管，降低Vapd電壓(雪崩光電二極管偏置電壓)，不過降壓范 圍有限，倍增因子下降也是有限，不能使得倍增因子為M=l，在光功率過大的情況下， 仍然會對APD有沖擊的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種保護(hù)雪崩光電二極管的設(shè)備及方法，使得APD在經(jīng) 過大功率的光脈沖沖擊之后，仍然不受到損傷。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種保護(hù)雪崩光電二極管的設(shè)備，包括含有脈寬 發(fā)生器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器一、模數(shù)轉(zhuǎn)換器二的微控制器，含有升壓發(fā)生器、電流監(jiān)控器的升 壓電源芯片，RSSI (Received Signal Strength Indication,接收信號強(qiáng)度指示)快速響應(yīng)
網(wǎng)絡(luò)，阻容網(wǎng)絡(luò)一和阻容網(wǎng)絡(luò)二。該升壓發(fā)生器的升壓輸出端通過阻容網(wǎng)絡(luò)一與該電流 監(jiān)控器的電壓輸入端相連；該模數(shù)轉(zhuǎn)換器一通過RSSI快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)與該電流監(jiān)控器的第 一路監(jiān)控輸出端相連；該模數(shù)轉(zhuǎn)換器二通過阻容網(wǎng)絡(luò)二與該電流監(jiān)控器的第二路監(jiān)控輸 出端相連；該脈寬發(fā)生器與該升壓發(fā)生器相連；該電流監(jiān)控器的偏置電壓輸出端與該雪 崩光電二極管的陰極相連。本發(fā)明還提供一種保護(hù)雪崩光電二極管的方法，包括如下步驟
A、對該模數(shù)轉(zhuǎn)換器二進(jìn)行周期性采樣監(jiān)控；
B、當(dāng)該升壓電源芯片未處于保護(hù)狀態(tài)且監(jiān)控功率大于保護(hù)閾值時，調(diào)整該脈寬發(fā)生 器發(fā)出信號的占空比，控制該升壓發(fā)生器和電流監(jiān)控器降低該雪崩光電二極管的偏置電 壓；
C、當(dāng)該升壓電源芯片處于保護(hù)狀態(tài)且監(jiān)控功率小于解除保護(hù)閾值時，調(diào)整該脈寬發(fā) 生器發(fā)出信號的占空比，控制該升壓發(fā)生器和電流監(jiān)控器升高該雪崩光電二極管的偏置 電壓至正常工作偏置電壓；
D、當(dāng)上位機(jī)發(fā)起采樣命令時，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器一通過RSSI快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行采樣監(jiān) 控，當(dāng)監(jiān)控功率大于保護(hù)閾值時，調(diào)整該脈寬發(fā)生器發(fā)出信號的占空比，控制該升壓發(fā) 生器和電流監(jiān)控器降低該雪崩光電二極管的偏置電壓，并轉(zhuǎn)入步驟A；
該周期性采樣監(jiān)控的周期為50ms。
該保護(hù)閾值為_4dBm。該解除保護(hù)閾值為_6dBm。采用本發(fā)明的方法和裝置，可以使APD在經(jīng)過大功率的光脈沖沖擊之后，仍然 不受到損傷。


圖1是本發(fā)明的保護(hù)雪崩光電二極管的設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明在沒有發(fā)起RSSI快速功率監(jiān)控要求時保護(hù)雪崩光電二極管的保護(hù) 方法的流程圖。圖3是本發(fā)明的保護(hù)雪崩光電二極管的保護(hù)方法的完整流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。圖1為本發(fā)明的保護(hù)雪崩光電二極管的設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，升壓發(fā)生器的升壓輸出端 通過阻容網(wǎng)絡(luò)一與電流監(jiān)控器的電壓輸入端相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換器一通過RSSI快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò) 與電流監(jiān)控器的第一路監(jiān)控輸出端相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換器二通過阻容網(wǎng)絡(luò)二與電流監(jiān)控器的 第二路監(jiān)控輸出端相連；脈寬發(fā)生器與升壓發(fā)生器相連；電流監(jiān)控器的偏置電壓輸出端 與雪崩光電二極管的陰極相連。圖2為本發(fā)明在沒有發(fā)起RSSI快速功率監(jiān)控要求時保護(hù)雪崩光電二極管的保護(hù) 方法的流程圖
A、對模數(shù)轉(zhuǎn)換器二進(jìn)行周期性采樣監(jiān)控；
B、當(dāng)升壓電源芯片未處于保護(hù)狀態(tài)且監(jiān)控功率大于保護(hù)閾值時，調(diào)整脈寬發(fā)生器發(fā) 出信號的占空比，控制升壓發(fā)生器和電流監(jiān)控器降低雪崩光電二極管的偏置電壓；
C、當(dāng)升壓電源芯片處于保護(hù)狀態(tài)且監(jiān)控功率小于解除保護(hù)閾值時，調(diào)整脈寬發(fā)生器 發(fā)出信號的占空比，控制升壓發(fā)生器和電流監(jiān)控器升高雪崩光電二極管的偏置電壓至正 常工作偏置電壓。圖3為本發(fā)明的保護(hù)雪崩光電二極管的保護(hù)方法的完整流程圖
當(dāng)上位機(jī)發(fā)起采樣命令時，模數(shù)轉(zhuǎn)換器一通過RSSI快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行采樣監(jiān)控，當(dāng) 監(jiān)控功率大于保護(hù)閾值時，調(diào)整脈寬發(fā)生器發(fā)出信號的占空比，控制升壓發(fā)生器和電流 監(jiān)控器降低雪崩光電二極管的偏置電壓。然后仍然進(jìn)入周期性采樣監(jiān)控。由于該方法主要是微控制器完成，其主要體現(xiàn)在自動控制算法上，具體的算法 由C語言完成，如下所示
if (F2.sStrF2.RSSIen==3) //自動恢復(fù)APD保護(hù)，有管腳RSSI中斷，中斷ADC采樣 4次要平均，有溫度補(bǔ)償分段擬合收端光功率；
{ F2.sStrF2.sInput.RSSITrigger = (GPIDAT & 0x20) 5; //read P 1.5 if ( (A2.sStrA2.rx_Power > 0xF8D) || ((F2.sStrF2.ADC3_RX_MON < 100) && (F2. sStrF2.sInput.RSSITrigger==0)) ) //正常偏壓下，監(jiān)控到輸入光功率超過_4dBm閾值， 或ADC值偏小，就保護(hù)
{ F2.sStrF2.sOutput.VAPDEN=O;A2.sStrA2.status_l 10.VAPD_Dis= 1 ； //GP4CLR = (1 2) 16;//P4.2 clear
F2.sStrF2.DAC0_VAPD_SET = OxFFF; //APD 保護(hù)，DAC 用最小偏壓對應(yīng)的 DAC
值
DAC0DAT = F2. sStrF2 .DACO_VAPD_SET 16;
}
if (F2.sStrF2.sOutput.VAPDEN==O)//APD 已經(jīng)保護(hù)
{ if (F2.sStrF2.ADC3_RX_MON > F2.sStrF2.ADC_APDprotect) //如果沒有探測到強(qiáng)
光
APDprotect_cnt++; else
APDprotect_cnt=0;// 重新開始計數(shù)
if (APDprotect_cnt>20) //20次輪詢即1秒之內(nèi)都沒有探測到強(qiáng)光 { F2. sStrF2. sOutput.VAPDEN= 1 ； A2.sStrA2.status_l 10.VAPD_Dis=0; APDprotect_cnt = 0;
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雪崩光電二極管的保護(hù)設(shè)備，其特征在于，包括含有脈寬發(fā)生器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器一、模數(shù)轉(zhuǎn)換器二的微控制器；含有升壓發(fā)生器、電流監(jiān)控器的升壓電源芯片；RSSI (Received Signal Strength Indication,接收信號強(qiáng)度指示)快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)；阻容網(wǎng)絡(luò)一；和阻容網(wǎng)絡(luò)二；所述升壓發(fā)生器的升壓輸出端通過阻容網(wǎng)絡(luò)一與所述電流監(jiān)控器的電壓輸入端相 連；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器一通過RSSI快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)與所述電流監(jiān)控器的第一路監(jiān)控輸出端相 連；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器二通過阻容網(wǎng)絡(luò)二與所述電流監(jiān)控器的第二路監(jiān)控輸出端相連；所 述脈寬發(fā)生器與所述升壓發(fā)生器相連；所述電流監(jiān)控器的偏置電壓輸出端與所述雪崩光 電二極管的陰極相連。
2.—種使用權(quán)利要求1所述設(shè)備的保護(hù)雪崩光電二極管的方法，其特征在于，包括如 下步驟A、對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器二進(jìn)行周期性采樣監(jiān)控；B、當(dāng)所述升壓電源芯片未處于保護(hù)狀態(tài)且監(jiān)控功率大于保護(hù)閾值時，調(diào)整所述脈寬 發(fā)生器發(fā)出信號的占空比，控制所述升壓發(fā)生器和電流監(jiān)控器降低所述雪崩光電二極管 的偏置電壓；C、當(dāng)所述升壓電源芯片處于保護(hù)狀態(tài)且監(jiān)控功率小于解除保護(hù)閾值時，調(diào)整所述脈 寬發(fā)生器發(fā)出信號的占空比，控制所述升壓發(fā)生器和電流監(jiān)控器升高所述雪崩光電二極 管的偏置電壓至正常工作偏置電壓；D、當(dāng)上位機(jī)發(fā)起采樣命令時，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器一通過RSSI快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行采樣 監(jiān)控，當(dāng)監(jiān)控功率大于保護(hù)閾值時，調(diào)整所述脈寬發(fā)生器發(fā)出信號的占空比，控制所述 升壓發(fā)生器和電流監(jiān)控器降低所述雪崩光電二極管的偏置電壓，并轉(zhuǎn)入步驟A。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的保護(hù)雪崩光電二極管的方法，其特征在于所述周期性采 樣監(jiān)控的周期為50ms。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的保護(hù)雪崩光電二極管的方法，其特征在于所述保護(hù)閾值 為 _4dBm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的保護(hù)雪崩光電二極管的方法，其特征在于所述解除保護(hù) 閾值為_6dBm。
全文摘要
本發(fā)明公開一種無源光網(wǎng)絡(luò)突發(fā)模式下雪崩光電二極管(APD)的保護(hù)設(shè)備及方法，通過帶兩路電流監(jiān)控及升壓功能的芯片，對APD提供偏置電壓和電流。通過脈寬調(diào)制及模數(shù)轉(zhuǎn)換的微控制器，調(diào)整APD的電壓及采樣。使用收端快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)是在極短的光信號下完成光電流采樣保持。本發(fā)明基于自動控制原理，輸入APD光功率過大，通過軟件設(shè)置脈沖發(fā)生器將電源芯片輸出電壓降低，使其增益與響應(yīng)電流降低，防止APD過流損壞。
文檔編號H02H9/04GK102013676SQ20101051463
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者余濤 申請人:成都優(yōu)博創(chuàng)技術(shù)有限公司