CN102223180B - 一种低功耗的光模块及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光纤通信领域，本发明公开了一种低功耗的光模块及其实现方法。本发明通过控制电路实现了一个低功耗的自适应功率控制方案，此方案可以实现对激光器的自适应功率控制。同时通过此方案还可以实现使能控制和告警输出的功能。这也扩大了激光驱动芯片的选择范围，进而可以选择功耗更低的芯片。使用本发明的光模块方案可以比同类模块的常规方案减少50毫安以上的总电流，其总体功耗明显降低，特别适合运用于如电力系统等对功耗要求比较苛刻的环境中。

Description

一种低功耗的光模块及其实现方法

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，尤其是一种低功耗的光模块及其实现方法。

背景技术

现有技术中，很多光模块都采用集成芯片来实现激光器的驱动、使能信号、告警信号、自适应功率控制等功能，虽然集成化的芯片带来了很多便利性，但是有一些特殊的应用环境，功能要求简单，但对模块功耗要求很严格。这个时候功能集成度很高的激光驱动芯片会增加一些不必要的功耗，有可能不能严格的满足功耗要求。比如在电力等系统中，光模块密集度比较高，如果模块功耗过大，发热量就比较多，一旦散热系统不好或者失效的时候，系统就容易出现故障。如图1所示的现有技术中的光模块方案示意图，其控制电路包括光发射接口组件、集成激光驱芯片、接口电路、限幅放大单元、光接收接口组件，上述光发射接口组件通过集成激光驱芯片和接口电路连接，上述光接收接口组件通过限幅放大单元连接接口电路，上述集成激光驱芯片集成了激光器的驱动、使能信号、告警信号、自适应功率控制等功能，采用激光驱动芯片实现激光器的驱动、使能信号、告警信号、自适应功率控制等。

发明内容

针对现有技术中的方案在特定应用环境中不能满足功耗要求的问题，本发明提供一种低功耗的光模块及其实现方法。

本发明公开了一种低功耗的光模块，包括接口电路、激光驱动芯片、光发射接口组件、控制电路，所述接口电路依序连接驱动芯片、光发射接口组件、控制电路，所述光发射接口组件包括激光器，所述控制电路用于根据激光器出光功率的变化控制激光器的偏置电流。

优选地，上述控制电路包括第一运放电路。

优选地，上述述光模块包括第一反相电路，所述接口电路通过第一反相电路连接控制电路。

优选地，上述光模块包括第二运放电路和第二反相电路，所述第二运放电路连接第二反相电路。

一种低功耗光模块的实现方法，其具体包含以下步骤：在激光器输出光功率变化时，其光电二极管脚上的电压也相应变化，其光电二极管脚连接第一运放电路输入端的负极，第一运放电路输入端的正极连接参考电压，运放电路正负极电压的差值随着激光器输出光功率的变化而变化，相应地，第一三极管基极的电压也相应发生变化，从而流过第一磁珠的偏置电流改变，影响激光器的输出光功率。

优选地，上述激光器输出光功率增加时，偏置电流减小。

优选地，上述激光器输出光功率减小时，偏置电流增加。

综上上述，由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：在光模块外部设置控制电路，本发明中的驱动芯片只需要一个能实现基本激光器驱动功能的芯片就可以，不需要实现其他的功能，如自适应功率控制等，这样的基本芯片其功能单一，其功耗明显降低。在其光模块外围增加控制电路来实现自适应功率控制，控制电路本身功耗很小。经过多次测试，使用本发明的低功耗光模块和现有技术中指标和功能基本相同的光模块相比，可以减少20毫安以上的总电流，其总体功耗明显降低，特别适合运用于如电力系统等对功耗要求比较苛刻的环境中，增加系统的稳定性。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为现有技术中的光模块控制电路示意图。

图2为本发明的光模块控制电路示意图。

图3为本发明的控制电路的其中一种具体实现结构。

图4为实现使能信号的电路结构的其中一种具体实现结构。

图5为实现告警信号的电路结构的其中一种具体实现结构。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其它等效或具有类似目的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图2所示的本发明的光模块的控制电路示意图，包括接口电路、激光驱动芯片、光发射接口组件、控制电路，所述接口电路依序连接驱动芯片、光发射接口组件、控制电路，所述光发射接口组件包括激光器，所述控制电路用于根据激光器出光功率的变化控制激光器的偏置电流。图3为本发明的控制电路的其中一种具体实现结构：其包括接口电路、激光驱动芯片、光发射接口组件、第一运放电路、第一三极管、第一磁珠、第二磁珠、第一电阻、第二电阻，上述光发射接口组件通过激光驱动芯片和接口电路连接，上述光发射接口组件包括激光器，上述激光器连接第一运放电路，上述第一运放电路的输出端通过第二电阻连接第一三极管的基极，上述第一三极管的射极接地，上述第一三极管的集电极通过第一磁珠连接激光器的负极，上述激光器的正极通过第二磁珠连接系统电源，上述激光器检测发光强度的管脚通过第一电阻接地。通过调节第二电阻的阻值使第一三极管始终工作在放大状态。本发明的驱动芯片只需要一个能实现基本激光器驱动功能的芯片就可以，不需要实现其他的控制，如自适应功率控制等，这样的基本芯片其功能单一，其功耗明显降低。在其光模块外围增加控制电路来实现自适应功率控制，控制电路本身功耗很小。经过多次测试，使用本发明的光模块控制电路和现有技术中的同类光模块相比，可以减少20毫安以上的总电流，其总体功耗明显降低，特别适合运用于如电力系统等对功耗要求比较苛刻的环境中，增加系统的稳定性。本发明中的光模块还包括光接收接口组件，光接收接口组件的结构和连接方式同现有技术中的结构一样，在此不再赘述。

上述第一运放电路输入端的负极和激光器的光电二极管脚连接，上述第一运放电路输入端的正极连接参考电压。因为激光器的光电二极管脚（PD脚）通过第一电阻接地，激光器 PD脚的电流会随跟激光器的输出光功率变化而变化，通过第一电阻接地在PD脚上形成一个跟激光器输出光功率相关的电压（激光器输出光功率增加，PD脚上的电压增加；激光器输出光功率减小，PD脚上的电压减小；）。在激光器功率增加的时候，相应的PD上的电压增加，而PD和参考电压的差值就相应减少，所以运放输出电压就会减小，而相应的第一三极管的基极电压就会变小，这就会导致第一三极管流过的偏置电流减小，偏置电流减少就意味着激光器功率减小，从而实现了抑制功率增加的作用。在激光器功率减少的时候，相应的PD上的电压减少，而PD和参考电压的差值就相应增加，所以运放输出的电压就会增加，而相应的第一三极管的基极电压会增加，这就会导致第一三极管流过的偏置电流增加，偏置电流增加就意味着激光器功率会增加，从而实现了抑制功率减小的作用。

优选地，上述光模块的控制电路包括第一反相电路，上述接口电路通过第一反相电路连接第一三极管的基极。通过第一反相电路实现在上位机输入高电平的时候关断光模块的发光功能，实现光模块的使能信号传输。

优选地，图4为实现使能信号的电路结构的其中一种具体实现结构。上述第一反相电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二三极管，上述第三电阻连接系统电源，上述第四电阻连接第三电阻、第二三极管的基极，上述第四电阻通过第五电阻接地，上述第二三极管的射极接地，上述第二三极管的集电极连接第一三极管的基极。上位机的使能信号传输给第四电阻，通过调节上述电阻的阻值来实现在使能低电平的范围内，第二三极管截止，即确保最高的低电平使能信号时第二三极管仍然截止。第二三极管截止时，相当于它的集电极悬空，对第一三极管基极不造成影响，光模块正常发光。调节电阻也能实现在使能信号高电平范围内保证第二三极管导通，即最低的高电平使能信号也能导通第二三极管，第二三极管导通的时候，第一三极管基极被置成零电平，即偏置电流断开，因此激光器被关断，不发光。

优选地，图5为实现告警信号的电路结构的其中一种具体实现结构。上述光模块的控制电路包括第二运放电路和第二反相电路，上述第二运放电路连接第二反相电路。所述第二反向电路通过第三三极管实现。通过第二运放电路实现在光模块正常工作的时候，第二运放电路输出高电平，即输出的电平能使第二反相电路导通，此时，上位机接口接收到的告警信号就是低电平，就表示模块处在正常发光状态。用系统的参考电压VREF通过分压电阻调节电压后接到运放的负极，PD脚接到运放的正极，通过调节运放负极的电压，使模块正常发光范围内，运放输出高电平，即输出的电平能使反相三极管导通。此时，上位机接口会接收到的Fault信号就是低电平，就表示模块处在正常发光状态。

优选地，上述第一运放电路和第二运放电路集成在一个双运放的芯片中，最大限度地降低功耗，提高电路的集成性。

优选地，上述第一反相电路和第二反相电路集成在一个双三极管芯片中，也最大限度地降低功耗，提高电路的集成性。

本发明还公开了一种光模块的方案，其具体包含以下步骤：在激光器输出光功率变化时，其光电二极管脚上的电压也相应变化，其光电二极管脚连接第一运放电路输入端的负极，第一运放电路输入端的正极连接参考电压，运放电路正负极电压的差值随着激光器输出光功率的变化而变化，相应地，第一三极管基极的电压也相应发生变化，从而流过第一磁珠的偏置电流改变，影响激光器的输出光功率。

优选地，上述激光器输出光功率增加时，偏置电流减小，从而实现抑制激光器输出光功率增加的作用。

优选地，上述激光器输出光功率减小时，偏置电流增加，从而实现印制激光器输出光功率减小的作用。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.一种低功耗的光模块，其特征在于包括接口电路、激光驱动芯片、光发射接口组件、控制电路，所述接口电路依序连接驱动芯片、光发射接口组件、控制电路，所述光发射接口组件包括激光器，所述控制电路用于根据激光器出光功率的变化控制激光器的偏置电流；在激光器输出光功率变化时，其光电二极管脚上的电压也相应变化，其光电二极管脚连接第一运放电路输入端的负极，第一运放电路输入端的正极连接参考电压，运放电路正负极电压的差值随着激光器输出光功率的变化而变化，相应地，第一三极管基极的电压也相应发生变化，从而流过第一磁珠的偏置电流改变，影响激光器的输出光功率。

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于所述光模块包括第一反相电路，所述接口电路通过第一反相电路连接控制电路。

3.如权利要求1所述的光模块，其特征在于所述光模块包括第二运放电路和第二反相电路，所述第二运放电路连接第二反相电路。

4.一种低功耗光模块的实现方法，其具体包含以下步骤：在激光器输出光功率变化时，其光电二极管脚上的电压也相应变化，其光电二极管脚连接第一运放电路输入端的负极，第一运放电路输入端的正极连接参考电压，运放电路正负极电压的差值随着激光器输出光功率的变化而变化，相应地，第一三极管基极的电压也相应发生变化，从而流过第一磁珠的偏置电流改变，影响激光器的输出光功率。

5.如权利要求4所述的光模块的实现方法，其特征在于所述激光器输出光功率增加时，偏置电流减小。

6.如权利要求4所述的光模块的实现方法，其特征在于所述激光器输出光功率减小时，偏置电流增加。

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