CN113419313A - 光模块控制芯片及光模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种光模块控制芯片及光模块，能够帮助实现光模块的小型化、集成化。本申请提供的一种光模块控制芯片，包括：光模块控制芯片本体，集成有光模块控制电路，所述光模块控制电路可以连接到外接的光发射器以及光接收器，并实现对所述光发射器以及光接收器的控制；温度调控驱动模块，用于对外接的温度控制器进行驱动控制，并连接至所述光模块控制芯片本体；电吸收调制器偏置模块，用于驱动外部连接的电吸收调制器，并连接至所述光模块控制芯片本体；壳体，用于封装所述光模块控制芯片本体、温度调控驱动模块和电吸收调制器偏置模块。

Description

光模块控制芯片及光模块

技术领域

本申请涉及光通信领域，具体涉及光模块控制芯片及光模块。

背景技术

当今，光纤以其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式，随着国际互联网业务和通信业的飞速发展，信息化给世界生产力和人类社会的发展带来了极大的推动。光纤通信作为信息化的主要技术支柱之一，是21世纪最重要的战略性产业之一。

在光通信网络中，光模块是一个重要组成部分，在光通信网络传输的不同领域、环节中扮演着重要角色，光模块通常由光发射机、光接收机以及光模块控制芯片三大部分组成。所述光模块能够在发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。

在使用光模块时。通常会在光模块控制芯片外设置很多外围电路，占用PCB电路板的空间，不利于光模块的小型化、集成化，提出一种光模块控制芯片的解决方案，来优化光模块的小型化、集成化，是本领域亟待解决的一个问题。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种光模块控制芯片及光模块，能够帮助实现光模块的小型化、集成化。

本申请提供的一种光模块控制芯片，包括：光模块控制芯片本体，集成有光模块控制电路，所述光模块控制电路可以连接到外接的光发射器以及光接收器，并实现对所述光发射器以及光接收器的控制；温度调控驱动模块，用于对外接的温度控制器进行驱动控制，并连接至所述光模块控制芯片本体；电吸收调制器偏置模块，用于驱动外部连接的电吸收调制器，并连接至所述光模块控制芯片本体；壳体，用于封装所述光模块控制芯片本体、温度调控驱动模块和电吸收调制器偏置模块。

可选的，所述温度控制器包括热电制冷器，所述温度调控驱动模块包括H桥电路以及幅度调制单元，其中：所述H桥电路用于连接至所述热电制冷器，用于输出控制电流以控制所述热电制冷器的工作状态；所述幅度调制单元连接至所述H桥电路，用于控制所述控制电流的大小，从而控制所述热电制冷器的制冷制热速度。

可选的，所述幅度调制单元包括：DC-DC转换器，一端连接至所述光模块控制芯片本体，一端连接所述H桥电路，所述DC-DC转换器用于获取一输入电压，并根据所述光模块控制芯片本体输出的控制信号，输出对应电压至所述H桥电路，从而控制自所述H桥电路流至所述热电制冷器的控制电流的大小。

可选的，所述温度调控驱动模块还包括反馈回路，设置于所述幅度调制单元与所述H桥电路之间，用于获取所述幅度调制单元输出至所述H桥电路的电压，以供所述幅度调制单元调整输出至所述H桥电路的电压。

可选的，所述H桥电路包括：第一PMOS管和第二PMOS管，源极均连接至所述DC-DC转换器的输出端，且所述第一PMOS管的栅极和第二PMOS管的栅极均作为控制端连接至所述光模块控制芯片本体，以获取第一控制信号和第二控制信号；第三PMOS管和第四PMOS管，漏极均接地，且所述第三PMOS管的源极连接至所述第一PMOS管的漏极，栅极连接至所述第二PMOS管的栅极，所述第四PMOS管的源极连接至所述第二PMOS管的漏极，栅极连接至所述第一PMOS管的栅极；所述第一PMOS管和第二PMOS管的连接点用于连接至所述热电制冷器的第一端，所述第三PMOS管和第四PMOS管的连接点用于连接至所述热电制冷器的第二端。

可选的，所述幅度调整单元包括：第二电感，连接至所述H桥电路，用于工作在充电或放电状态下，所述第二电感还连接至所述H桥电路，用于控制所述控制电流的大小；温度反馈调整单元，连接至所述第二电感，用于调整所述第二电感的充放电状态，所述温度反馈调整单元还连接至所述H桥电路，用于控制所述控制电流的方向。

可选的，所述温度反馈调整单元包括：温度设置子单元，用于设置所述热电制冷器的目标温度；比较子单元，至少具有两个输入端，其中一个输入端连接至所述温度设置子单元，以获取所述目标温度，另一个输入端用于获取外界连接的所述热电制冷器的实际温度，所述比较子单元用于比较所述目标温度以及所述实际温度，并根据比较结果输出判定结果；PID控制子单元，连接所述比较子单元，用于根据获取到的判定结果输出调整指令；PWM控制子单元，连接至所述PID控制子单元，还连接至所述第二电感，用于根据所述调整指令输出PWM信号至所述第二电感；制冷子单元，连接至所述PID控制子单元，并连接至所述H桥电路，用于根据所述调整指令输出制冷信号以控制所述热电制冷器制冷；制热子单元，连接至所述PID控制子单元，并连接至所述H桥电路，用于根据所述调整指令输出制热信号以控制所述热电制冷器制热。

可选的，所述H桥电路包括：第五PMOS管和第一NMOS管，栅极均连接至所述PWM控制子单元，所述第五PMOS管的源极用于连接至第一电源，漏极连接至所述第一NMOS管的漏极，所述第一NMOS管的源极接地，漏极还通过所述第二电感连接至所述热电制冷器的第一端；第六PMOS管，栅极连接至所述制热子单元，用于在所述制热信号的控制下导通，并使得所述热电制冷器工作在制热状态下，且所述第六PMOS管的源极连接至第二电源；第二NMOS管，栅极连接至所述制冷子单元，用于在所述制冷信号的控制下导通，并使得所述热电制冷器工作在制冷状态下，且所述第二NMOS管的漏极连接至所述第六PMOS管的漏极，源极接地；所述第一电源提供的第一电压低于所述第二电源提供的第二电压。

可选的，所述电吸收调制器偏置模块包括：负电荷泵，连接至直流电源，用于产生固定负电压；运算放大器，负极通过第四电阻连接至所述光模块控制芯片本体，用于获取一正电压，正极通过第六电阻接地，输出端用于连接至所述电吸收调制器，且所述负极与所述输出端之间还跨接有一第一电阻，所述运算放大器的输入端还连接至所述负电荷泵的输出端，由所述负电荷泵为所述运算放大器供电。

本申请还提供了一种光模块，包括所述的光模块控制芯片、光发射器、光接收器、温度控制器以及电吸收调制器，所述温度控制器靠近所述光发射器和/或所述光接收器设置，且所述光发射器和光接收器均连接至所述光模块控制芯片。

可选的，还包括温度检测模块，所述温度检测模块靠近所述温度控制器设置，和/或靠近所述光接收器设置，和/或靠近所述光发射器设置，且所述温度检测模块连接至所述温度调控驱动模块，并将检测温度反馈给所述温度调控驱动模块。

可选的，所述温度检测模块包括：热敏电阻，第一端通过电阻连接至第三输入电压，第二端接地，且所述第二端还连接至所述温度调控驱动模块。

本申请中的光模块控制芯片以及光模块，将温度调控驱动模块以及电吸收调制器偏置模块集成模块以及光模块控制芯片本体集成在同一个壳体内，避免使用复杂的外围电路，占用的PCB面积较小，成本低，因此可以实现光模块的小型、高集成度的封装。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请一实施例中所述光模块控制芯片的结构示意图。

图2为本申请一实施例中所述光模块控制芯片中温度调控驱动模块的结构示意图。

图3为本申请一实施例中所述光模块控制芯片中温度调控驱动模块的结构示意图。

图4为本申请一实施例中所述光模块控制芯片中电吸收调制器偏置模块的结构示意图。

具体实施方式

研究发现，现有技术中光模块中PCB板上外围电路较多的原因，是由于所述光模块中外围器件的数目较多。例如为了克服光模块的传输距离的限制，通常会设置传输距离为40km及以上的长距离光模块，这时，所述光模块内部通常会使用到热电制冷器(TEC，Thermoelectric Cooler)，用于控制锁定光模块中激光器的温度。所述热电制冷器可以实现有制冷或加热功能，可用于精确的温度控制。

所述热电制冷器是通过流经所述热电制冷器的控制电流方向来控制其制冷、制热模式的。具体的，在所述热电制冷器的两端加载一个较低的直流电压，热量从所述热电制冷器的一端流到另一端，导致所述热电制冷器的一端温度降低，另一端的温度上升。改变电流方向就可以改变热流的方向，将热量输送到另一端，在一个热电制冷器上可同时实现制冷和加热两种功能。改变电流大小就可以改变制冷的温度。

要正常使用所述热电制冷器，通常需要使用到H桥电路。因此，在使用所述长距离光模块时，至少会使用到H桥电路来作为外围电路，H桥电路至少具有四个MOS管，这些MOS管不经规划排布在光模块内的PCB板上，将会占用PCB板上的大部分空间。

又例如光模块中常用的另一个器件：电吸收调制器。电吸收调制器是一种半导体器件，它通过施加电压来控制(调制)激光光束的强度，施加给它的电场能引起吸收光谱的改变，然后会改变吸收的光子能量。所述电吸收调制器是利用半导体中激子吸收效应制作而成光信号调制器件，具有响应速度快，功耗低的特点，被广泛应用于高速光纤通信中信号的调制编码。它可以工作在更低的工作电压下(几伏或几十伏)，其调制带宽可达几十GHz，电吸收调制器有一个很重要的优点，就是它可以与分布反馈激光二极管同时集成到一个芯片上，减小芯片尺寸，控制电吸收调制器需要用到负电压，要求几十毫安的驱动电流，不同的电吸收调制器由于个体差异，需要加不同的负电压，所以光模块电路里面必须要一个负电荷泵外加一个通用运放，组成相关的电吸收调制器偏置电路。

这些器件都需要在光模块控制芯片的外部搭建较复杂的外围电路，甚至还需要单独编写firmware程序配合这一外围电路，才能实现相关功能，实现方法较繁琐，占用PCB面积较大，成本高，这与光模块小封装、高集成度的发展趋势相违背，因此本申请中提供了一种在光模块控制芯片内部集成热电制冷器加电吸收调制器偏置电路的方案，来解决这一问题。

以下结合附图以及实施例，对所述光模块控制芯片以及光模块进行进一步的说明。

请参阅图1，为本申请一实施例中所述光模块控制芯片的示意图。

在该实施例中，所述光模块控制芯片100包括光模块控制芯片本体102、温度调控驱动模块103以及电吸收调制器偏置模块104，他们都集成在所述光模块控制芯片100的壳体101中，不会额外在PCB板上再占据空间。

其中，所述光模块控制芯片本体102集成有光模块控制电路，能够控制光模块中的光发射器和光接收器，从而控制光信号的收发。

所述温度调控驱动模块103用于对外接的温度控制器105进行驱动控制。所述温度调控驱动模块103还连接至所述光模块控制芯片本体102，能够根据所述光模块控制芯片本体102输出的控制信号，调整所述温度控制器105的控温工作状态。

所述温度控制器105可以用来调整光模块中光发射器和光接收器的温度，使得这些器件能够工作在正常的工作温度下，减小这些器件因为温度异常而发生毁损的几率。

在一些实施例中，所述温度控制器105包括热电制冷器TEC等中的至少一种。本领域的技术人员可以根据需要设置所述温度控制器105的具体结构。

所述电吸收调制器偏置模块104用于驱动外部连接的电吸收调制器106。所述电吸收调制器偏置模块104还连接至所述光模块控制芯片本体102，可以从所述光模块控制芯片本体102获取电压信号等，以控制所述电吸收调制器偏置模块104连接到的电吸收调制器106进行光信号调制。

将所述温度调控驱动模块103以及电吸收调制器偏置模块104集成于所述光模块控制芯片100内，能够有效减少温度调控驱动电路以及电吸收调制器偏置电路对PCB板的占用，在保证所述光模块的现有功能的同时，也有利于实现光模块的小型化、高度集成化。

在该实施例中，所述壳体101包括陶瓷壳体、塑胶壳体等中的至少一种，以具有轻便、绝缘等优点。所述壳体101表面还设置有引脚，所述引脚与所述壳体101内装配的光模块控制芯片本体102、温度调控驱动模块103以及电吸收调制器偏置模块104的一些连接端子对应连接，方便外部的将要连接的温度控制器105以及电吸收调制器106连接到所述光模块控制芯片100，从而无需使用额外的引线来连接所述温度调控驱动模块103以及电吸收调制器偏置模块104。

请参阅图2，为本申请一实施例中所述光模块控制芯片中温度调控驱动模块103的结构示意图。

在该实施例中，所述温度控制器105包括热电制冷器TEC。由于所述热电制冷器TEC的加热、制冷模式以及加热、制冷幅度是由通过所述热电制冷器TEC的电流的方向和大小控制的，因此需要为所述热电制冷器TEC提供两种方向的控制电流，也需要提供控制机制，控制流经所述热电制冷器TEC的控制电流的大小。

因此，在图2所示的实施例中，所述温度调控驱动模块103还包括H桥电路202，以及幅度调制单元201。所述H桥电路202能够用于提供两种方向的控制电流，所述幅度调制单元201能够用于调节所述控制电流的大小，从而控制所述热电制冷器TEC的制冷、制热能力。

所述热电制冷器TEC连接在H桥的两个桥臂之间，通过控制H桥的两个桥臂的通断情况，切换流经所述热电制冷器TEC的控制电流的方向，从而改变所述热电制冷器TEC的加热和制冷状态。通过所述幅度调制单元201，可以改变所述H桥电路202的两个桥臂获取到的电压大小，即可改变所述控制电流的大小，从而改变所述热电制冷器TEC的加热和制冷能力。

在其他的实施方式中，所述温度控制器105不仅可以是热电制冷器TEC，还可以是热敏电阻网络等温度探测电路，这时，所述温度调控驱动模块103的结构要根据所述温度控制器105的制冷、加热原理进行调整。

所述幅度调制单元201包括DC-DC转换器，所述DC-DC转换器的一端连接至所述光模块控制芯片本体102，另一端连接所述H桥电路202。所述DC-DC转换器用于获取一输入电压，并根据所述光模块控制芯片本体102输出的控制信号，输出对应电压至所述H桥电路202，从而控制自所述H桥电路202流至所述热电制冷器的控制电流的大小。

在图2所示的实施例中，所述DC-DC转换器采用DC-DC转换芯片实现。所述DC-DC转换芯片具有输入引脚VCC、输出引脚OUT、开关引脚SW、反馈引脚FB、使能引脚EN和接地引脚GND。

所述输入引脚VCC获取第一输入电压VCC，还连接至一LC低通滤波电路。该LC低通滤波电路一端连接至所述第一输入电压VCC，另一端接地，以实现对第一输入电压VCC的滤波，让流入所述DC-DC转换芯片的第一输入电压VCC更干净，杂波、毛刺更少。

所述LC低通滤波电路包括第三电感L3以及第四电容C4，其中第三电感L3的一端用于获取所述第一输入电压VCC，第二端连接至所述第四电容C4的上极板，所述第四电容C4的下极板接地。所述DC-DC转换芯片的输入引脚VCC连接至所述第三电感L3与第四电容C4之间的连接点。

所述输出引脚OUT连接所述H桥电路202，用于向所述H桥电路202提供DC-DC转换芯片变换后输出的对应电压，该输出电压可以用于控制所述H桥电路202流出的控制电流的大小。

所述使能引脚EN用于连接至所述热电制冷器TEC的使能端，从而获取所述热电制冷器TEC的使能信号。在所述热电制冷器TEC上电后，所述DC-DC转换芯片才上电，进入直流转换的工作状态，减小对功耗的浪费。

所述反馈引脚FB用于连接到所述H桥电路202，以获取所述H桥电路202获取到的电压值。所述反馈引脚FB将该电压值反馈给到所述DC-DC转换芯片，让所述DC-DC转换芯片根据所述电压值调整所述输出引脚OUT和所述开关引脚SW的输出，从而调整所述幅度调制单元201输出至所述H桥电路202的电压。

在该实施例中，所述温度调控驱动模块103还包括一第五电阻R5，该第五电阻R5一端连接到所述反馈引脚FB，另一端连接至所述光模块控制芯片本体102，用于获取所述光模块控制芯片本体102给出的控制信号，即DAC_TEC_CTRL信号，该DAC_TEC_CTRL信号给到所述DC-DC转换芯片的反馈引脚FB，用于调整所述DC-DC芯片的输出引脚OUT和所述开关引脚SW输出的信号。

所述开关引脚SW通过第一电感L1连接至H桥电路202，且所述开关引脚SW还连接至所述输出引脚OUT。所述开关引脚SW输出的信号以及所述输出引脚OUT输出的信号共同调整所述H桥电路202获取到的电压，从而调整所述控制电流。

在该实施例中，所述开关引脚SW输出PWM信号至所述第一电感L1，以控制所述第一电感L1的充电储能状态，从而改变所述H桥电路202从第一电感L1获取到的电压。

所述开关引脚SW输出的PWM信号由所述反馈引脚FB获取的电压值决定，该PWM信号的占空比是由DC-DC转换芯片内部固化的算法来决定。

在该实施例中，所述温度调控驱动模块103还包括反馈回路203，所述反馈回路203设置于所述幅度调制单元201与所述H桥电路202之间，用于获取所述幅度调制单元201输出至所述H桥电路202的电压，以供所述幅度调制单元201根据所述电压调整输出至所述H桥电路202的电压，以起到稳定所述DC-DC转换器输出至所述H桥电路202的电压的作用。

在图2所示的实施例中，所述反馈回路203包括第二电阻R2以及第三电阻R3。所述第二电阻R2一端连接一输入电压，一端连接至所述反馈引脚FB。所述第三电阻R3一端连接在DC-DC转换芯片的反馈引脚FB，另一端连接在DC-DC转换芯片的输出引脚OUT，从而连接至所述H桥电路202。

所述第二电阻R2以及第三电阻R3共同形成所述反馈回路203，将所述幅度调制单元201输出至所述H桥电路202的电压值反馈至所述DC-DC转换芯片，从而调整所述DC-DC转换芯片的输出，从而起到稳定所述幅度调制单元201输出至所述H桥电路202的电压的作用。

在图2所示的实施例中，所述反馈回路203中还包括一第三电容C3，所述第三电容C3的上极板连接至所述DC-DC转换芯片的输出引脚OUT，下极板接地，用于滤除所述反馈回路203中的高频信号，有很好的滤波作用。

在图1、图2所示的实施例中，所述H桥电路202包括：第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2，源极均连接至所述DC-DC转换器的输出端，即图2中所述DC-DC转换芯片的输出引脚OUT，且所述第一PMOS管MP1的栅极和第二PMOS管MP2的栅极均作为控制端连接至所述光模块控制芯片本体102，以获取第一控制信号TEC-SW1和第二控制信号TEC-SW2；第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4，漏极均接地，且所述第三PMOS管MP3的源极连接至所述第一PMOS管MP1的漏极，栅极连接至所述第二PMOS管MP2的栅极，所述第四PMOS管MP4的源极连接至所述第二PMOS管MP2的漏极，栅极连接至所述第一PMOS管MP1的栅极；所述第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2的连接点用于连接至所述热电制冷器TEC的第一端TEC+，所述第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4的连接点用于连接至所述热电制冷器TEC的第二端TEC-。

所述第一控制信号TEC-SW1和第二控制信号TEC-SW2均由所述光模块控制芯片本体102给出，并且，所述第一控制信号TEC-SW1和第二控制信号TEC-SW2始终保持反相，在所述第一控制信号TEC-SW1为高/低电平时，所述第二控制信号TEC-SW2为低/高电平。

在所述第一控制信号TEC-SW1置高，第二控制信号TEC-SW2置低时，控制电流的方向为从所述热电制冷器TEC的第一端TEC+流入，从所述热电制冷器TEC的第二端TEC-端流出，所述热电制冷器TEC制冷；在所述第一控制信号TEC-SW1置低，第二控制信号TEC-SW2置高时，控制电流的方向为从所述热电制冷器TEC的第二端TEC-端流入，从所述热电制冷器TEC的第一端TEC+流出，所述热电制冷器TEC制热。

在该实施例中，所述光发射器的激光器旁设置有热敏电阻ZTC，以检测所述激光器的温度。所述光模块控制芯片本体102内设置有模数转换器，能够采集获取所述热敏电阻ZTC采集到的温度参数，并以该温度参数为准，输出所述第一控制信号TEC-SW1以及第二控制信号TEC-SW2，从而控制所述温度调控驱动模模块连接到的热电制冷器TEC制冷或制热。

具体的，所述热敏电阻ZTC通过一固定电阻R连接至一固定电压，当所述激光器的温度变化的时候，热敏电阻ZTC的阻值发生变化，热敏电阻ZTC上的电压就会随之变化，通过所述光模块控制芯片100进行模数转换和数模转换，获知所述热敏电阻ZTC的当前温度，从而监控激光器的确切温度。

若所述激光器的温度大于目标温度，则所述光模块控制芯片本体102控制所述热电制冷器TEC制冷。此时，所述光模块控制芯片100控制所述第二控制信号TEC-SW2为低电平，并控制所述第一控制信号TEC-SW1为高电平，此时，所述第一PMOS管MP1和第四PMOS管MP4导通，所述第二PMOS管MP2和第三PMOS管MP3关断，电流从所述热电制冷器TEC的第一端TEC+流入，从所述热电制冷器TEC的第二端TEC-端流出，达到制冷的效果，同时调整DC-DC转换器的输出电压，可以改变所述热电制冷器TEC的制冷能力的强弱。

若所述激光器的温度小于所述目标温度，则控制所述热电制冷器TEC制热。当需要所述热电制冷器TEC制热时，所述光模块控制芯片100控制所述第二控制信号TEC-SW2为高电平，并控制所述第一控制信号TEC-SW1为低电平，此时，所述第一PMOS管MP1和第四PMOS管MP4关断，所述第二PMOS管MP2和第三PMOS管MP3导通，电流从所述热电制冷器TEC的第二端TEC-端流入，从所述热电制冷器TEC的第一端TEC+端流出，达到制热的效果，同时调整DC-DC转换器的输出电压，可以改变所述热电制冷器TEC的制热能力的强弱。

在该实施例中，所述光模块控制芯片本体102还内置有PID(Proportion IntegralDifferential，比例-积分-微分)算法。这种算法具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点，可以进行连续系统动态品质校正，所述热敏电阻ZTC获取到的实际温度调整所述控制电流的大小和方向，从而将所述热电制冷器TEC的温度精确到设定的目标温度，从而始终把所述激光器的温度控制到一个固定值。

该实施例中，模数转换、数模转换以及PID控制都是使用固件(Firmware)来实现。

请参阅图3，为本申请一实施例中所述光模块控制芯片中温度调控驱动模块103的结构示意图。

在该实施例中，所述幅度调整单元201包括：第二电感L2，连接至所述H桥电路202，用于工作在充电或放电状态下，并连接至所述H桥电路202，用于控制所述控制电流的大小；温度反馈调整单元300，连接至所述第二电感L2，用于调整所述第二电感L2的充放电状态，所述温度反馈调整单元300还连接至所述H桥电路202，用于控制所述控制电流的方向。

所述第二电感L2的充电、放电可以影响所述控制电流的大小。具体的，所述第二电感L2在所述PWM信号为高电平时充电，在所述PWM信号为低电平时放电，使得流入所述H桥电路202的控制电压在增大和减小之间切换。

所述温度反馈调整单元300包括：温度设置子单元301，用于设置所述热电制冷器TEC的目标温度；比较子单元303，至少具有两个输入端，其中一个输入端连接至所述温度设置子单元301，以获取所述目标温度，另一个输入端用于获取外界连接的所述热电制冷器TEC的实际温度，所述比较子单元303用于比较所述目标温度以及所述实际温度，并根据比较结果输出判定结果；PID控制子单元305，连接所述比较子单元303，用于根据获取到的判定结果输出调整指令；PWM控制子单元，连接至所述PID控制子单元305，还连接至所述第二电感L2，用于根据所述调整指令输出PWM信号至所述第二电感L2；制冷子单元308，连接至所述PID控制子单元305，并连接至所述H桥电路202，用于根据所述调整指令输出制冷信号以控制所述热电制冷器TEC制冷；制热子单元307，连接至所述PID控制子单元305，并连接至所述H桥电路202，用于根据所述调整指令输出制热信号以控制所述热电制冷器TEC制热。

实际上，在图3所示的实施例中，还包括TEC特殊功能寄存器304，该TEC特殊功能寄存器304连接至所述温度设置子单元301，并连接至所述PID控制子单元305，用于为所述温度设置子单元301以及所述PID控制子单元305提供控制参数。在通过所述温度设置子单元301设置温度，以及通过所述PID控制子单元305输出控制指令时，都会参考所述TEC特殊功能寄存器304中存储的控制参数组。

所述温度反馈调整单元300还包括模数转换子单元302，用于获取外接的温度检测器件获取到的温度参数，并就该温度参数进行模数转换。所述温度检测器件靠近所述热电制冷器TEC设置时，可以获取到所述热电制冷器TEC的温度参数。

在图3所示的实施例中，所述温度检测器件包括热敏电阻ZTC，所述热敏电阻ZTC的第一端TEC+通过固定电阻连接到一参考电压Vref，所述热敏电阻ZTC的第二端TEC-接地，并且所述热敏电阻ZTC的第一端TEC+还用于连接到所述温度反馈调整单元300中的模数转换子单元302，将所述热敏电阻ZTC的电压给到所述模数转换子单元302，该电压对应至所述热电制冷器TEC的温度，因此所述模数转换子单元302获取到了所述温度参数。

所述模数转换子单元302也获取所述参考电压Vref，所述参考电压Vref通过第二电容C2接地，以对所述参考电压Vref进行滤波，让信号更干净，并具有给所述参考电压Vref去耦合的作用。

并且，所述温度反馈调整单元300中需要接地的点都通过图3中的AGND引脚接地，所述AGND引脚连接到所述热敏电阻ZTC的接地端，并且设置有多个接地点，让连接至该AGND引脚的器件耐受电流更大。

在图3中，所述H桥电路202包括：第五PMOS管MP5和第一NMOS管MN1，栅极均连接至所述PWM控制子单元，所述第五PMOS管MP5的源极用于连接至第一电源，漏极连接至所述第一NMOS管MN1的漏极，所述第一NMOS管MN1的源极接地，漏极还通过所述第二电感L2连接至所述热电制冷器TEC的第一端TEC+；第六PMOS管MP6，栅极连接至所述制热子单元307，用于在所述制热信号的控制下导通，并使得所述热电制冷器TEC工作在制热状态下，且所述第六PMOS管MP6的源极连接至第二电源；第二NMOS管MN2，栅极连接至所述制冷子单元308，用于在所述制冷信号的控制下导通，并使得所述热电制冷器TEC工作在制冷状态下，且所述第二NMOS管MN2的漏极连接至所述第六PMOS管MP6的漏极，源极接地；所述第一电源提供的第一电压低于所述第二电源提供的第二电压。

在该实施例中，所述PWM控制单元输出的PWM信号加载到与之连接的第五PMOS管MP5和第一NMOS管MN1的栅极，从而给所述第二电感L2充放电，通过控制所述控制电流的大小，从而控制所述热电制冷器TEC的制冷、制热幅度。所述制热子单元307连接至所述第六PMOS管MP6，所述制冷子单元308连接至所述第二NMOS管MN2，所述制冷信号和制热信号择一给出，因此所述热电制冷器TEC只会工作在一种状态下。

在该实施例中，由于所述第一电压低于所述第二电压，因此在给所述制热信号或给所述制冷信号时，可以改变所述热电制冷器TEC中的电流方向，从而使得所述热电制冷器TEC工作在加热或制冷状态。

在该实施例中，所述制热信号对应至一低电平，所述制冷信号对应至一高电平。

在给出所述制热信号时，所述制热子单元307给出一低电平，所述制冷子单元308给出一低电平，所述第六PMOS管MP6导通，第二NMOS管MN2关断，由于所述热电制冷器TEC的第二端TEC-端获取到第二电压为2/4的VCC，而所述热电制冷器TEC的第一端TEC+端获取到第一电压为1/3的VCC，因此流经所述热电制冷器TEC的控制电流的方向是从所述第二端TEC-流向所述第一端TEC+，所述热电制冷器TEC处于制热状态下。

在给出所述制冷信号时，所述制热子单元307给出一高电平，所述制冷子单元308给出一高电平，所述第六PMOS管MP6关断，第二NMOS管MN2导通，所述热电制冷器TEC的第一端TEC+端获取到第一电压为1/3的VCC，所述第二端TEC-端通过导通的第二NMOS管MN2接地，因此所述热电制冷器TEC的所述控制电流的方向是从所述热电制冷器TEC的第一端TEC+流向所述第二端TEC-，所述热电制冷器TEC处于制冷状态下。

在该实施例中，由于所述温度反馈调整单元300中设置有PID控制子单元305，因此可最终把所述激光器的温度控制到一个目标温度。

该实施例中，所述热电制冷器TEC的两端并联有第一电容C1，所述第一电容C1可以改善控制热电制冷器TEC，实现滤波以及防止过充功能，让信号更干净。

在该实施例中，所述温度反馈调整单元300以及所述H桥电路202都设置在所述壳体101内，并且所述壳体101表面至少设置有VREF引脚、AGND引脚、VTHERM引脚、PVCC1/3引脚、LX1/3引脚、PVCC2/4引脚、LX2/4引脚，这些引脚与所述温度反馈调整单元300以及所述H桥电路202的连接关系如图3所示，在连接所述热电制冷器TEC以及所述光模块控制芯片100时，只需要将这些引脚一一连接到对应的地方即可，无需再在所述光模块中的PCB板上再设置外围电路。该实施例减小了对光模块内PCB模板空间的占用，有利于实现所述光模块的小型化，提高所述光模块的集成度。

请参阅图4，为本申请一实施例中所述光模块控制芯片中电吸收调制器偏置模块的结构示意图。

所述电吸收调制器偏置模块104包括：负电荷泵，连接至直流电源DC_power，所述负电荷泵用于产生固定负电压；运算放大器，包括正极和负极，其中所述运算放大器的负极通过第四电阻R4连接至所述光模块控制芯片本体102，正极通过第六电阻R6接地，所述运算放大器的输出端用于连接至所述电吸收调制器106，且所述负极与所述输出端之间还跨接有一第一电阻R1。所述运算放大器的输入端还连接至所述负电荷泵的输出端，由所述负电荷泵为所述运算放大器供电。

所述负电荷泵的输出端和输入端串接有第七电容，所述第七电容能够用于储能。所述负电荷泵的输出端与地之间串接有第五电容，所述负电荷泵的输入端与地之间串接有第六电容，这些电容都用于储能以及滤波，优化输入至所述负电荷泵的电信号，以及优化自所述负电荷泵流出的电信号。

所述运算放大器连接至所述光模块控制芯片本体102的一个电压输出端，该电压输出端输出的第三电压VDAC根据该电吸收调制器偏置模块104将要连接到的电吸收调制器106来切换。配置R1＝R4，则所述运算放大器能够将所述第三电压VDAC转换成一个大小相等的负电压，再送给电吸收调制器。该负电压可以作为电吸收调制器的偏置电压，保证所述电吸收调制器正常工作，并且所述运算放大器的输出电压可以随着第三电压VDAC的输出电压而改变。

本申请的一实施例中还提供了一种光模块。

所述光模块中包括所述的光模块控制芯片100(请参阅图1)、光发射器、光接收器、温度控制器以及电吸收调制器106(请参阅图1)，所述温度控制器靠近所述光发射器设置，以便调节所述光发射器中激光器的温度，且所述光发射器和光接收器均连接至所述光模块控制芯片100。

所述光模块中还包括温度检测模块，所述温度检测模块连接至所述温度调控驱动模块103(请参阅图1)，用于检测所述温度控制器的温度，并将所述温度反馈给所述温度调控驱动模块103。

实际上，也可以将所述温度检测模块靠近所述光接收器设置，和/或靠近所述光发射器设置，直接检测所述光接收器和/或光发射器的温度，这样可以根据所述控制所述光接收器和/或光发射器的温度控制所述温度调控驱动模块103调温。

所述温度检测模块包括：热敏电阻ZTC，第一端TEC+通过电阻连接至第三输入电压，第二端TEC-接地，且所述第二端TEC-还连接至所述温度调控驱动模块103。

本申请中的光模块控制芯片100以及光模块将温度调控驱动模块103以及电吸收调制器偏置模块104集成模块以及光模块控制芯片本体102集成在同一个壳体101内，避免使用复杂的外围电路，占用的PCB面积较小，成本低，因此可以实现光模块的小型、高集成度的封装。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种光模块控制芯片，其特征在于，包括：

光模块控制芯片本体，集成有光模块控制电路，所述光模块控制电路可以连接到外接的光发射器以及光接收器，并实现对所述光发射器以及光接收器的控制；

温度调控驱动模块，用于对外接的温度控制器进行驱动控制，并连接至所述光模块控制芯片本体；

电吸收调制器偏置模块，用于驱动外部连接的电吸收调制器，并连接至所述光模块控制芯片本体；

壳体，用于封装所述光模块控制芯片本体、温度调控驱动模块和电吸收调制器偏置模块。

2.根据权利要求1所述的光模块控制芯片，其特征在于，所述温度控制器包括热电制冷器，所述温度调控驱动模块包括H桥电路以及幅度调制单元，其中：

所述H桥电路用于连接至所述热电制冷器，用于输出控制电流以控制所述热电制冷器的工作状态；

所述幅度调制单元连接至所述H桥电路，用于控制所述控制电流的大小，从而控制所述热电制冷器的制冷制热速度。

3.根据权利要求2所述的光模块控制芯片，其特征在于，所述幅度调制单元包括：

DC-DC转换器，一端连接至所述光模块控制芯片本体，一端连接所述H桥电路，所述DC-DC转换器用于获取一输入电压，并根据所述光模块控制芯片本体输出的控制信号，输出对应电压至所述H桥电路，从而控制自所述H桥电路流至所述热电制冷器的控制电流的大小。

4.根据权利要求3所述的光模块控制芯片，其特征在于，所述温度调控驱动模块还包括反馈回路，设置于所述幅度调制单元与所述H桥电路之间，用于获取所述幅度调制单元输出至所述H桥电路的电压，以供所述幅度调制单元调整输出至所述H桥电路的电压。

5.根据权利要求3所述的光模块控制芯片，其特征在于，所述H桥电路包括：

第一PMOS管和第二PMOS管，源极均连接至所述DC-DC转换器的输出端，且所述第一PMOS管的栅极和第二PMOS管的栅极均作为控制端连接至所述光模块控制芯片本体，以获取第一控制信号和第二控制信号；

第三PMOS管和第四PMOS管，漏极均接地，且所述第三PMOS管的源极连接至所述第一PMOS管的漏极，栅极连接至所述第二PMOS管的栅极，所述第四PMOS管的源极连接至所述第二PMOS管的漏极，栅极连接至所述第一PMOS管的栅极；

所述第一PMOS管和第二PMOS管的连接点用于连接至所述热电制冷器的第一端，所述第三PMOS管和第四PMOS管的连接点用于连接至所述热电制冷器的第二端。

6.根据权利要求2所述的光模块控制芯片，其特征在于，所述幅度调整单元包括：

第二电感，连接至所述H桥电路，用于工作在充电或放电状态下，所述第二电感还连接至所述H桥电路，用于控制所述控制电流的大小；

温度反馈调整单元，连接至所述第二电感，用于调整所述第二电感的充放电状态，所述温度反馈调整单元还连接至所述H桥电路，用于控制所述控制电流的方向。

7.根据权利要求6所述的光模块控制芯片，其特征在于，所述温度反馈调整单元包括：

温度设置子单元，用于设置所述热电制冷器的目标温度；

比较子单元，至少具有两个输入端，其中一个输入端连接至所述温度设置子单元，以获取所述目标温度，另一个输入端用于获取外界连接的所述热电制冷器的实际温度，所述比较子单元用于比较所述目标温度以及所述实际温度，并根据比较结果输出判定结果；

PID控制子单元，连接所述比较子单元，用于根据获取到的判定结果输出调整指令；

PWM控制子单元，连接至所述PID控制子单元，还连接至所述第二电感，用于根据所述调整指令输出PWM信号至所述第二电感；

制冷子单元，连接至所述PID控制子单元，并连接至所述H桥电路，用于根据所述调整指令输出制冷信号以控制所述热电制冷器制冷；

制热子单元，连接至所述PID控制子单元，并连接至所述H桥电路，用于根据所述调整指令输出制热信号以控制所述热电制冷器制热。

8.根据权利要求7所述的光模块控制芯片，其特征在于，所述H桥电路包括：

第五PMOS管和第一NMOS管，栅极均连接至所述PWM控制子单元，所述第五PMOS管的源极用于连接至第一电源，漏极连接至所述第一NMOS管的漏极，所述第一NMOS管的源极接地，漏极还通过所述第二电感连接至所述热电制冷器的第一端；第六PMOS管，栅极连接至所述制热子单元，用于在所述制热信号的控制下导通，并使得所述热电制冷器工作在制热状态下，且所述第六PMOS管的源极连接至第二电源；

第二NMOS管，栅极连接至所述制冷子单元，用于在所述制冷信号的控制下导通，并使得所述热电制冷器工作在制冷状态下，且所述第二NMOS管的漏极连接至所述第六PMOS管的漏极，源极接地；

所述第一电源提供的第一电压低于所述第二电源提供的第二电压。

9.根据权利要求1所述的光模块控制芯片，其特征在于，所述电吸收调制器偏置模块包括：

负电荷泵，连接至直流电源，用于产生固定负电压；

运算放大器，负极通过第四电阻连接至所述光模块控制芯片本体，用于获取一正电压，正极通过第六电阻接地，输出端用于连接至所述电吸收调制器，且所述负极与所述输出端之间还跨接有一第一电阻，所述运算放大器的输入端还连接至所述负电荷泵的输出端，由所述负电荷泵为所述运算放大器供电。

10.一种光模块，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的光模块控制芯片、光发射器、光接收器、温度控制器以及电吸收调制器，所述温度控制器靠近所述光发射器和/或所述光接收器设置，且所述光发射器和光接收器均连接至所述光模块控制芯片。

11.根据权利要求10所述的光模块，其特征在于，还包括温度检测模块，所述温度检测模块靠近所述温度控制器设置，和/或靠近所述光接收器设置，和/或靠近所述光发射器设置，且所述温度检测模块连接至所述温度调控驱动模块，并将检测温度反馈给所述温度调控驱动模块。

12.根据权利要求11所述的光模块，其特征在于，所述温度检测模块包括：热敏电阻，第一端通过电阻连接至第三输入电压，第二端接地，且所述第二端还连接至所述温度调控驱动模块。

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