CN203562639U

CN203562639U - 一种eml激光器的tec控制电路

Info

Publication number: CN203562639U
Application number: CN201320712533.3U
Authority: CN
Inventors: 熊志刚; 方华; 任礼霞
Original assignee: Shenzhen Neo Photonic Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Neo Photonic Technology Co Ltd
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2023-11-12

Abstract

本实用新型提供一种EML激光器的TEC控制电路，包括：一电源电路、一EML激光器、一升降压变换电路和一单片机MCU，所述电源电路输出端连接升降压变换电路，所述EML激光器集成了一制冷器TEC和一热敏电阻NTC；所述单片机MCU的ADC输入引脚和DAC输出引脚分别连接所述热敏电阻NTC和升降压变换电路的输入端，所述升降压变换电路的输出端连接所述制冷器TEC的TEC+引脚，TEC-引脚连接第一参考电压。由于上述技术方案中采用的升降压变换电路，虽然采用了四个N-MOS管开关，但是在某一个工作点上，实际上只有一个N-MOS管开关和唯一的电感有损耗，同时电路采用了高效的同步整流技术，整个电路的效率得到了极大的提升，很大程度上降低了整个模块的功耗。

Description

一种EML激光器的TEC控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种电吸收调制激光器(Electro-absorption Modulated Laser，以下简称EML激光器)，尤其涉及一种EML激光器的TEC控制电路。

背景技术

在传统的SFP+(Enhanced Small Form Factor Pluggable Module)模块及XFP(10 Gigabit Small Form Factor Pluggable Module)模块的应用中，经常会使用EML激光器来增强长距光传输的可靠性。但是EML激光器的输出光功率、输出波长稳定性等参数都会受到激光器工作温度的影响，所以EML激光器工作温度的稳定性是至关重要的。而EML激光器内部都集成了一个热电制冷器TEC(Thermo Electric Cooler)和一个用于反馈激光器当前工作温度的热敏电阻NTC(Negative Temperature Coefficient)，通过采集NTC电阻上的电压值来闭环控制EML激光器的TEC电路，促使激光器的当前工作温度保持高度稳定，以保证激光器的传输性能。如图1所示，包括一电源电路10、一电压变换电路20、一TEC闭环反馈电路30、一集成了一热电制冷器TEC41和一热敏电阻NTC42的EML激光器40，其中，电压变换电路20，包括：第一、二降压变换电路21、22，两电路的输出端分别与TEC41的TEC+和TEC-两个引脚连接。其工作原理：电源电路10为电压变换电路20提供3.3V的工作电压，第一、二降压变换电路21、22分别提供给TEC41的TEC+和TEC-两个引脚不同的电压，使得热电制冷器TEC41内部流过正向或者反向的电流，使热电制冷器TEC41给EML激光器40制冷或者加热。当EML激光器40的工作温度偏高时，热敏电阻NTC42的阻值就会变小，此时，与其连接的TEC闭环反馈电路30提供一个电压变大的信号给电压变换电路20，使第一降压变换电路21的电压比第二降压变换电路22的电压高，流经热电制冷器TEC41的电流方向由TEC+流向TEC-，迫使EML激光器40的工作温度下降，保持EML激光器40的工作温度稳定。反之，当EML激光器40的工作温度偏低时，热敏电阻NTC42的阻值就会变大，此时，与其连接的TEC闭环反馈电路30提供一个电压变小的信号给电压变换电路20，使第一降压变换电路21的电压比第二降压变换电路22的电压低，流经热电制冷器TEC41的电流方向由TEC-流向TEC+，迫使EML激光器40的工作温度升高，保持EML激光器40的工作温度稳定。由于EML激光器的TEC控制电路中采用两路降压变换电路，两路降压变换电路各有一个开关和一个电感在电路工作的时候存在开关损耗，转换效率低的缺点，不能满足低功耗模块要求。

发明内容

为克服以上缺点，本实用新型提供一种低功耗EML激光器的TEC控制电路。

为达到以上发明目的，本实用新型提供一种EML激光器的TEC控制电路，包括：一电源电路、一EML激光器、一升降压变换电路和一单片机MCU，所述电源电路输出端连接升降压变换电路，所述EML激光器集成了一制冷器TEC和一热敏电阻NTC；所述单片机MCU的ADC输入引脚和DAC输出引脚分别连接所述热敏电阻NTC和升降压变换电路的输入端，所述升降压变换电路的输出端连接所述制冷器TEC的 TEC+引脚， TEC-引脚连接第一参考电压。

所述升降压变换电路，包括：第一、第二电容；第一、二、三、四N-MOS管开关；一电感；第一、第二和第三电阻；一脉冲宽带调制器和一误差放大器，所述第一电容第一端连接所述第一N-MOS管开关的漏极D和电源电路输出端，第二端接地；所述电感的第一端连接第一N-MOS管开关的源极S和第二N-MOS管开关的漏极D，第二端连接第三N-MOS管开关的漏极D和第四N-MOS管开关的源极S；所述第二、第三N-MOS管开关的源极S接地；所述第四N-MOS管开关的漏极D连接第二电容的第一端，该电容第二端接地；所述误差放大器负输入端接第二参考电压，该误差放大器正输入端与第一、第二、第三电阻的第一端连接，三电阻第二端依次连接第二电容的第一端、接地端和单片机的DAC输出引脚，所述脉冲宽带调制器连接所述第一、二、三、四N-MOS管开关的栅极G和误差放大器的输出端。

由于上述技术方案中采用的升降压变换电路，虽然采用了四个N-MOS管开关，但是在某一个工作点上，实际上只有一个N-MOS管开关和唯一的电感有损耗，同时电路采用了高效的同步整流技术，整个电路的效率得到了极大的提升，很大程度上降低了整个模块的功耗。

附图说明

图1表示现有技术EML激光器的TEC控制电路原理图；

图2表示本实用新型EML激光器的TEC控制电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型最佳实施例。

如图2所示EML激光器的TEC控制电路，包括：一电源电路10、一EML激光器40、一升降压变换电路50和一单片机MCU 60，电源电路10输出端连接升降压变换电路50，EML激光器40集成了一制冷器TEC41和一热敏电阻NTC42；单片机MCU 60的ADC输入引脚和DAC输出引脚分别连接热敏电阻NTC42和升降压变换电路50的输入端，升降压变换电路50的输出端连接制冷器TEC41的 TEC+引脚， TEC-引脚连接第一参考电压Vref1。其中，升降压变换电路50，包括：第一、第二电容C1、C2；第一、二、三、四N-MOS管开关MOS1、MOS2、MOS3、MOS4；一电感L1；第一、第二和第三电阻R1 、R2、R3；一脉冲宽带调制器PWM1和一误差放大器EA1，第一电容C1第一端连接第一N-MOS管开关MOS1的漏极D和电源电路10输出端，第二端接地；电感L1的第一端连接第一N-MOS管开关MOS1的源极S和第二N-MOS管开关MOS2的漏极D，第二端连接第三N-MOS管开关MOS3的漏极D和第四N-MOS管开关MOS4的源极S；第二、第三N-MOS管开关MOS2、MOS3的源极S接地；第四N-MOS管开关MOS4的漏极D连接第二电容C2的第一端，该电容第二端接地；误差放大器EA1负输入端接第二参考电压Vref2，该误差放大器正输入端与第一、第二、第三电阻R1、R2、R3的第一端连接，三电阻第二端依次连接第二电容C2的第一端、接地端和单片机MCU60的DAC输出引脚，脉冲宽带调制器PWM1连接第一、二、三、四N-MOS管开关MOS1、MOS2、MOS3、MOS4的栅极G和误差放大器EA1的输出端。

本实用新型EML激光器的TEC控制电路，工作原理如下：

电源电路10为升降压变换电路50提供3.3V的工作电压，升降压变换电路50和第一参考电压Vref1分别为热电制冷器TEC41的TEC-和TEC+两个引脚提供不同的电压，使得热电制冷器TEC41内部流过正向或者反向的电流，热电制冷器TEC41就会给EML激光器40制冷或者加热。由于第一参考电压Vref 1提供的是一恒定的电压值，所以改变EML激光器40内的热电制冷器TEC41的流经电流方向，只需改变升降压变换电路50的输出电压大于或者是小于第一参考电压Vref 1输出的电压即可。升降压变换电路50的工作原理如下：电源电路10与第一电容C1、第一开关MOS管MOS1、第二开关MOS管MOS2、第四开关MOS管MOS4、脉冲宽带调制器PWM1、一误差放大器EA1和电感L1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2组成了一个完整的同步整流的降压型的DC/DC降压电路，工作期间第三开关MOS管MOS3处于关闭状态，第四开关MOS管MOS4一直处于导通状态。电源电路10与第一电容C1、第一开关MOS管MOS1、第三开关MOS管MOS3、第四开关MOS管MOS4、脉冲宽带调制器PWM1、一误差放大器EA1和电感L1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2组成了一个完整的同步整流的升压型的DC/DC升压电路，工作期间第二开关MOS管MOS2处于关闭状态，第一开关MOS管MOS1一直处于导通状态。在上述的升压、降压两种工作状态中第一电阻R1、第二电阻R2是反馈电阻，而第三电阻R3、单片机MCU60则是用于外部设定升降压变换电路50的输出电压。当EML激光器40的工作温度偏高时，EML激光器40内部的热敏电阻NTC42的阻值就会变小，经过单片机MCU60的ADC输入引脚在热敏电阻NTC42上采集到的电压值就会降低，单片机MCU60的DAC输出引脚就会输出一个电压值经过第三电阻R3到误差放大器EA1的正输入端，使该端的电压低于负输入端的第二参考电压Vref 2电压值，对于一个已经平衡状态的闭环电路来说的话，就相当于反馈电阻第一电阻R1的阻值变大了，因为第一电阻R1的阻值变大了，才会有第一电阻R1与第二电阻R2在误差放大器EA1的正向输入端形成的分压才会变小，所以根据（公式2）可得到，当第一电阻R1的阻值变大，那么升降压变换电路50的输出端电压值就会升高，当输出电压值大于第一参考电压Vref1电压值时，流经EML激光器40内部TEC 41的电流方向由TEC+流向TEC-，迫使EML激光器40的工作温度下降，保持EML激光器40的工作温度稳定。反之，当EML激光器40的工作温度偏低时，EML激光器40内部的热敏电阻NTC 42的阻值就会变大，经过单片机MCU60的ADC输入引脚在热敏电阻NTC 42上采集到的电压值就会升高，单片机MCU60的DAC输出引脚就会输出一个电压值经过第三电阻R3到误差放大器EA1正向输入端，使该端电压高于负向输入端第二参考电压Vref2的电压值，同样的对于一个已经平衡状态的闭环电路来说的话，就相当于反馈电阻第一电阻R1的阻值变小了，因为第一电阻R1的阻值变小了，才会有第一电阻R1与第二电阻R2在误差放大器EA1的正向输入端形成的分压才会变大，所以根据（公式2）可得到，当第一电阻R1的阻值变小，那么升降压变换电路50的输出端电压就会降低，当输出的电压值小于第一参考电压Vref1电压值时，流经EML激光器40内部TEC 41的电流方向由TEC-流向TEC+，迫使EML激光器40的工作温度上升，保持EML激光器40的工作温度稳定。

Claims

1.EML激光器的TEC控制电路，其特征在于，包括：一电源电路（10）、一EML激光器（40）、一升降压变换电路（50）和一单片机MCU（ 60），所述电源电路10输出端连接升降压变换电路（50），所述EML激光器（40）集成了一制冷器TEC（41）和一热敏电阻NTC（42）；所述单片机MCU（60）的ADC输入引脚和DAC输出引脚分别连接所述热敏电阻NTC（42）和升降压变换电路（50）的输入端，所述升降压变换电路（50）的输出端连接所述制冷器TEC（41）的 TEC+引脚， TEC-引脚连接第一参考电压（Vref1）。

2.根据权利要求1所述的EML激光器的TEC控制电路，其特征在于，所述升降压变换电路（50），包括：第一、第二电容（C1、C2）；第一、二、三、四N-MOS管开关（MOS1、MOS2、MOS3、MOS4）；一电感（L1）；第一、第二和第三电阻（R1 、R2、R3）；一脉冲宽带调制器（PWM1）和一误差放大器（EA1），所述第一电容（C1）第一端连接所述第一N-MOS管开关（MOS1）的漏极D和电源电路（10）输出端，第二端接地；所述电感（L1）的第一端连接第一N-MOS管开关（MOS1）的源极S和第二N-MOS管开关（MOS2）的漏极D，第二端连接第三N-MOS管开关（MOS3）的漏极D和第四N-MOS管开关（MOS4）的源极S；所述第二、第三N-MOS管开关MOS2、MOS3的源极S接地；所述第四N-MOS管开关（MOS4）的漏极D连接第二电容（C2）的第一端，该电容第二端接地；所述误差放大器（EA1）负输入端接第二参考电压（Vref2），该误差放大器正输入端与第一、第二、第三电阻（R1、R2、R3）的第一端连接，三电阻第二端依次连接第二电容（C2）的第一端、接地端和单片机MCU（60）的DAC输出引脚，所述脉冲宽带调制器（PWM1）连接所述第一、二、三、四N-MOS管开关（MOS1、MOS2、MOS3、MOS4）的栅极G和误差放大器（EA1）的输出端。