CN207150420U - 一种光模块上电电路、光模块及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种光模块上电电路、光模块及系统，该上电电路包括缓启动电路、直流电压转换芯片和微控制单元；缓启动电路接收来自外部供电系统的上电电压，并将上电电压延时输出给直流电压转换芯片和微控制单元；微控制单元根据上电电压启动工作，并在工作稳定后输出控制直流电压转换芯片正常工作的输出使能信号；直流电压转换芯片根据输出使能信号，将上电电压转换成工作所需的稳定电压，并将稳定电压输出。本实用新型实施例提供的技术方案，通过微控制单元控制直流电压转换芯片使能，保证光模块热插拔瞬间直流电压转换芯片能在输入端电压稳定之后再工作，有效地解决了由直流电压转换芯片欠压保护引起的光模块上电电压振荡问题。

Description

一种光模块上电电路、光模块及系统

技术领域

本实用新型实施例涉及电源转换电气技术领域，尤其涉及一种光模块上电电路、光模块及系统。

背景技术

光模块，又称光收发模块，在通信系统中得到了广泛的使用，主要用于实现在通信过程中信号的光电转换，其信号发射端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，其信号接收端再把接收的光信号转换成电信号。

随着电子技术的快速发展，越来越多的电子产品被研发并投入到了人们日常生活中。集成电路的使用频率在不断上升，相应地，它对电源管理的需求也越来越高。DC-DC电路因其结构简单，成本低，便于电路设计，且电路转换效率高，静态电流小，输出电流大的优点，从而被人们广泛应用于集成电路板上，尤其适用于光通信行业中光模块的电源电路。

然而，目前市面上的大部分DC-DC电路都集成了过压、欠压保护电路，以此来提高电源的可靠性和安全性，保证电路能够稳定工作。但是，针对已具有缓启动电路的光模块而言，在光模块上电过程中，由于欠压保护电路在电压从0V到3.3V过程中工作，使得DC-DC芯片的状态一直在启动与关闭之间切换，导致所产生的电压或电流出现多次振荡，对光模块供电系统产生较大的损害，严重的甚至能造成供电系统的损坏。

实用新型内容

本实用新型提供一种光模块上电电路、光模块及系统，以提高光模块上电的可靠性和安全性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种光模块上电电路，所述上电电路包括缓启动电路、直流电压转换芯片和微控制单元；

所述缓启动电路，用于接收来自外部供电系统的上电电压，并将所述上电电压延时输出给直流电压转换芯片和微控制单元；

所述微控制单元与所述缓启动电路连接，用于根据所述上电电压启动工作，并在工作稳定后输出控制所述直流电压转换芯片正常工作的输出使能信号；

所述直流电压转换芯片与所述缓启动电路和所述微控制单元分别连接，用于根据所述输出使能信号，将所述上电电压转换成工作所需的稳定电压，并将所述稳定电压输出。

进一步地，上述光模块上电电路中，所述微控制单元具体用于根据所述上电电压启动工作，并在检测I/O端的输出电压稳定后输出控制所述直流电压转换芯片正常工作的输出使能信号。

进一步地，上述光模块上电电路中，所述直流电压转换芯片包括欠压保护电路和DC-DC电路。

进一步地，上述光模块上电电路中，所述直流电压转换芯片具体用于在接收到输出使能信号时，在预设工作模式下，将所述上电电压转换成工作所需的稳定电压，并将所述稳定电压从输出端输出；且在未接收到输出使能信号时，关闭输出端，截止所述欠压保护电路的工作。

进一步地，上述光模块上电电路中，所述直流电压转换芯片的两个输入端，分别与所述缓启动电路的电源输出端连接，用于接收来自所述缓启动电路的所述上电电压；

所述直流电压转换芯片的模式控制端，与所述缓启动电路的电源输出端连接，用于控制所述直流电压转换芯片切换到所述预设工作模式下工作；

所述直流电压转换芯片的使能端，与所述微控制单元的I/O端连接，用于接收所述输出使能信号；

所述直流电压转换芯片的两个输出端，分别与光模块的发射端和接收端连接，用于将所述稳定电压输出给所述发射端和接收端；

所述直流电压转换芯片的接地端接地。

进一步地，上述光模块上电电路中，所述直流电压转换芯片还包括：

第一滤波电容，连接在所述直流电压转换芯片的两个输入端；

下拉电阻，将所述直流电压转换芯片的使能端接地；

第二滤波电容，连接在所述直流电压转换芯片的两个输出端；

并联的两个磁珠，一端与所述直流电压转换芯片的两个输出端连接，另一端与所述光模块的发射端和接收端连接，每个磁珠分别连接一个并联的电容组。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种光模块，包括金手指、发射端和接收端；所述光模块还设置有上述第一方面所述的光模块上电电路；

所述光模块上电电路的一端连接所述金手指，另一端连接所述发射端和接收端。

第三方面，本实用新型实施例提供了一种光模块上电系统，包括外部供电系统，还包括上述第二方面所述的光模块；

所述光模块上电电路通过所述金手指与所述外部供电系统连接，用于将所述外部供电系统提供的上电电压转换成稳定电压输出给所述发射端和接收端，使得所述光模块得电工作。

本实用新型实施例提供的一种光模块上电电路、光模块及系统，由于微控制单元从启动到稳定工作的时间需要十几毫秒，时间较长，当微控制单元控制直流电压转换芯片使能时，直流电压转换芯片的输入端的供电电压已经稳定，因此，采取先通过在光模块热插拔瞬间，电压先经过缓启动电路，使得电压变化时间能持续几个毫秒，然后同时给直流电压转换芯片和微控制单元供电，再通过工作稳定后的微控制单元控制直流电压转换芯片使能，保证在光模块热插拔瞬间，直流电压转换芯片能够在输入端的供电电压稳定之后再工作，有效地解决了由直流电压转换芯片欠压保护引起的光模块上电电压振荡问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的一种光模块上电电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的直流电压转换芯片的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的直流电压转换芯片的结构示意图；

图4为本实用新型实施例二提供的一种光模块的结构示意图；

图5为本实用新型实施例三提供的一种光模块上电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本实用新型实施例一提供的一种光模块上电电路的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施例提供光模块上电电路，通过微控制单元控制直流电压转换芯片在其输入端的供电电压稳定之后再工作，解决了由直流电压转换芯片欠压保护引起的光模块上电电压振荡问题。

所述上电电路包括缓启动电路10、直流电压转换芯片20和微控制单元30，其中：

所述缓启动电路10，用于接收来自外部供电系统的上电电压，并将所述上电电压延时输出给直流电压转换芯片20和微控制单元30；

所述微控制单元30与所述缓启动电路10连接，用于根据所述上电电压启动工作，并在工作稳定后输出控制所述直流电压转换芯片20正常工作的输出使能信号；

所述直流电压转换芯片20与所述缓启动电路10和所述微控制单元30分别连接，用于根据所述输出使能信号，将所述上电电压转换成工作所需的稳定电压，并将所述稳定电压输出。

需要说明的是，缓启动电路是指一种能控制电压缓启动输出的电路，它包括输入输出端口，用于实现系统或负载的延时上电，以及控制输入电压的上升斜率和幅值。在光通信技术领域，给光模块上电电路的电源输入端提供缓启动电路的原因在于热插拔瞬间对光模块或供电电源系统造成的影响，主要体现在光模块热插拔时，会产生浪涌电流，它比系统正常工作电流大几倍乃至几十倍。浪涌电流会严重污染供电网络，影响设备的正常运行；还会损坏电源磁珠、熔断器、EMI滤波器、整流桥、滤波电容、甚至印刷电路板等元器件。有时虽然看不到浪涌电流所造成的显性损坏，但是其所造成的隐性损坏降低了设备的可靠性，因此，为了改进光模块热插拔时电源的输入特性，提高其可靠性，减少对供电电源的污染，通过在光模块上电电路中提供缓启动电路的方式，消除光模块热插拔时产生的浪涌电流，实现光模块的延时上电，以及控制光模块上电电压的上升斜率和幅值。

直流电压转换芯片是一种将直流电压转换成负载所需的电压可控的直流电压的直流/直流转换芯片，用于进行电压的转换，靠控制开关管的开通与关断来控制输出电压与输入电压的比例，一般的是由直流先逆变成交流(高频，低频等)，通过附加电路控制输出功率之后，交流再整流成直流，通过电容，电抗等，控制输出电流和电压。具体用于在光模块上电电路中为整个系统或光模块中的各个电路或负载提供工作所需的合适的电压。

具体的，当外部供电系统通过上述光模块上电电路接入光模块时，电压先经过缓启动电路，使得电压变化时间能持续几个毫秒，然后同时给直流电压转换芯片和微控制单元供电，此时直流电压转换芯片和微控制单元的上电启动时间相同，但由于微控制单元从上电到稳定工作所需要的时间大于直流电压转换芯片从上电到稳定工作的时间，因此，再通过工作稳定后的微控制单元控制直流电压转换芯片使能的方式，可以实现在光模块热插拔瞬间，直流电压转换芯片能够在输入端的供电电压稳定之后再工作。

优选的，所述微控制单元具体用于根据所述上电电压启动工作，并在检测I/O端的输出电压稳定后输出控制所述直流电压转换芯片正常工作的输出使能信号。

需要说明的是，微控制单元是设置在光模块中，用于与光模块中发射端(发射芯片)和接收端(接收芯片)通信，并监控发射端和接收端运行状态，控制状态灯和状态位置的操作单元。

微控制单元集成了多种I/O接口，即I/O端。在一种实施例中，优选的，提供一个I/O端连接直流电压转换芯片，用于控制直流电压转换芯片使能。

具体的，首先，微控制单元接收由缓启动电路处理后输出的延时上电电压，启动工作时，其I/O端的电压发生变化，从低电平到高电平，最终稳定在高电平，因此通过检测I/O端的电压可以判断微控制单元是否已经稳定工作；其次，在满足微控制单元处于稳定工作状态的条件后，微控制单元输出控制直流电压转换芯片正常工作的输出使能信号。其中，需要了解的是，直流电压转换芯片的输出端在未接收到输出使能信号时，其输出引脚或者某一集成电路的一个输出端口是截止状态，当且仅当该引脚或输出端口被激活，例如接收到输出使能信号后置于高电平时，整个模块才能正常工作。

优选的，所述直流电压转换芯片包括欠压保护电路和DC-DC电路。

需要说明的是，直流电压转换芯片中集成了欠压保护电路和DC-DC电路，其中，欠压保护电路设置有比较器，将端口的当前输入电压与比较器上的参考值进行比较，进而判断当前输入电压是否欠压；DC-DC电路设置有开关变换电路。

具体的，欠压保护电路和DC-DC电路在直流电压转换芯片的内部串联，串联的两端分别连接直流电压转换芯片的输入端和输出端，上电电压从输入端先经过欠压保护电路，再经过DC-DC电路，然后从输出端输出。

示例性的，直流电压转换芯片还集成了过压保护电路，设置在输入端处，用于在输入电压超过设计值时，将输入电压限定在一安全值的范围内，以防止损坏后级用电设备。

优选的，所述直流电压转换芯片具体用于在接收到输出使能信号时，在预设工作模式下，将所述上电电压转换成工作所需的稳定电压，并将所述稳定电压输出；且在未接收到输出使能信号时，关闭输出端，截止所述欠压保护电路的工作。

需要说明的是，预设工作模式包括PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)和PFM(Pulse frequency modulation，脉冲频率调制)。

在一种实施例中，优选的，直流电压转换芯片还集成了模式选择电路，使得直流电压转换芯片可以在PWM和PFM这两种工作模式中自动切换。示例性的，将模式控制端置高，即输出高电平，可以使直流电压转换芯片主要工作在PWM模式下，噪声小，输出纹波电压小，频率特性好，线性度高，并且在重负载的情况下有及高的效率。

具体的，在未接收到输出使能信号时，当缓启动电路将处理后的上电电压延时输出给直流电压转换芯片后，由于输出引脚或输出端口未被激活，处于关闭状态，因此在直流电压转换芯片从上电到稳定工作的时间内，未能激活欠压保护电路开始工作，避免了上电振荡问题。

请参考图2，所述直流电压转换芯片U2包括了9个pin。其中，pin5和pin6分别对应直流电压转换芯片的两个输入端VIN1和VIN2，PIN1对应直流电压转换芯片的模式控制端MODE，PIN7对应直流电压转换芯片的是使能端EN，PIN2和PIN3分别对应直流电压转换芯片的两个输出端VOUT1和VOUT2，PIN4、PIN8和PIN9对应直流电压转换芯片的三个接地端GND1、GND2和GND3。

优选的，所述直流电压转换芯片的两个输入端，分别与所述缓启动电路的电源输出端连接，用于接收来自所述缓启动电路的所述上电电压；

需要说明的是，将直流电压转换芯片的两个输入端同时与缓启动电路的电源输出端连接，实现分流，可以防止上电电流过大损坏用电设备的情况发生。

所述直流电压转换芯片的模式控制端，与所述缓启动电路的电源输出端连接，用于控制所述直流电压转换芯片切换到所述预设工作模式下工作；

具体的，直流电压转换芯片的模式控制端一端连接缓启动电路的电源输出端，另一端连接集成在直流电压转换芯片中的模式选择电路，当接收到上电电压后，控制模式选择电路切换到PWM模式下工作。

所述直流电压转换芯片的使能端，与所述微控制单元的I/O端连接，用于接收所述输出使能信号；

所述直流电压转换芯片的两个输出端，分别与光模块的发射端和接收端连接，用于将所述稳定电压输出给所述发射端和接收端；

所述直流电压转换芯片的接地端接地。

请参考图3，在上述实施例的基础上，优选的，所述直流电压转换芯片还可以包括：第一滤波电容C7，连接在所述直流电压转换芯片U2的两个输入端VIN1和VIN2；

需要说明的是，直流电压转换芯片U2的两个输入端VIN1和VIN2连接到缓启动电路的电源输出端，通过第一滤波电容C7接地，减少电源纹波和噪声干扰，其中，第一滤波电容C7的取值为0.1微法。

下拉电阻R16，将所述直流电压转换芯片U2的使能端接地；

需要说明的是，直流电压转换芯片U2的使能端EN，与所述微控制单元的I/O端连接，通过下拉电阻R16接地，拉低微控制单元的I/O端的端口电平，其中，下拉电阻R16的取值为51千欧。

第二滤波电容C8，连接在所述直流电压转换芯片U2的两个输出端VOUT1和VOUT2；

需要说明的是，直流电压转换芯片U2的两个输出端VOUT1和VOUT2连接到光模块的接收端和发射端，通过第二滤波电容C8接地，减少在上电过程中电压或电流瞬间变化对光模块的冲击，其中，第二滤波电容C8的取值为10微法。

并联的两个磁珠FB2和FB4，一端与所述直流电压转换芯片U2的两个输出端VOUT1和VOUT2连接，另一端与所述光模块的发射端和接收端连接，每个磁珠分别连接一个并联的电容组。

需要说明的是，直流电压转换芯片U2的两个输出端VOUT1和VOUT2，通过磁珠FB2和磁珠FB4分别连接光模块的发射端和接收端，且通过磁珠FB2连接一个接地的并联退耦电容组C9和C10，以及通过磁珠FB4连接一个接地的并联退耦电容组C15和C16，减少在上电过程中电压或电流瞬间变化对光模块的冲击，其中，退耦电容C9的取值为4.7微法，退耦电容C10的取值为0.1微法，退耦电容C15的取值为4.7微法，退耦电容C9的取值为0.1微法。

本实用新型实施例提供的光模块上电电路，由于微控制单元从启动到稳定工作的时间需要十几毫秒，时间较长，当微控制单元控制直流电压转换芯片使能时，直流电压转换芯片的输入端的供电电压已经稳定，因此，采取先通过在光模块热插拔瞬间，电压先经过缓启动电路，使得电压变化时间能持续几个毫秒，然后同时给直流电压转换芯片和微控制单元供电，再通过工作稳定后的微控制单元控制直流电压转换芯片使能，保证在光模块热插拔瞬间，直流电压转换芯片能够在输入端的供电电压稳定之后再工作，有效地解决了由直流电压转换芯片欠压保护引起的光模块上电电压振荡问题。

实施例二

请参阅图4，为本实用新型实施例二提供的一种光模块的结构示意图，该光模块包括金手指40、发射端50和接收端60，优选的，还包括本实用新型实施例一提供的光模块上电电路70；

所述光模块上电电路70的一端连接所述金手指40，另一端连接所述发射端50和接收端60。

需要说明的是，金手指用于给光模块提供供电回路，实现光模块的热插拔功能，为光模块的高/低速信号提供连接，以及向主机指示模块已经插入。

光模块的组成包括但不仅于金手指、微控制单元、接收端、发射端、功能电路以及用于为所述功能电路供电的上电电路。在本实用新型实施例中，微控制单元不仅用于与光模块中的发射端和接收端通信，以及监控运行状态，而且用于在光模块的上电电路中控制直流电压转换芯片使能。

本实用新型实施例提供的一种光模块，通过设置在光模块内部的光模块上电电路，可以避免光模块在热插拔瞬间发生上电电压振荡现象。

实施例三

请参阅图5，为本实用新型实施例三提供的一种光模块上电系统的结构示意图，该光模块包括外部供电系统80，优选的，还包括本实用新型实施例二提供的光模块90；

所述光模块上电电路70通过所述金手指40与所述外部供电系统80连接，用于将所述外部供电系统80提供的上电电压转换成稳定电压输出给所述发射端50和接收端60，使得所述光模块90得电工作。

需要说明的是，所述光模块通过金手指接入到外部供电系统，由外部供电系统供电。外部供电系统一般是指外部市电电源。

本实用新型实施例提供的一种光模块上电系统，可以提高光模块上电的可靠性和安全性，防止在上电过程中发生对光模块以及外部供电系统有较大不良影响或损坏的情况发生。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种光模块上电电路，所述上电电路包括缓启动电路、直流电压转换芯片和微控制单元，其特征在于：

所述缓启动电路，用于接收来自外部供电系统的上电电压，并将所述上电电压延时输出给直流电压转换芯片和微控制单元；

所述微控制单元与所述缓启动电路连接，用于根据所述上电电压启动工作，并在工作稳定后输出控制所述直流电压转换芯片正常工作的输出使能信号；

所述直流电压转换芯片与所述缓启动电路和所述微控制单元分别连接，用于根据所述输出使能信号，将所述上电电压转换成工作所需的稳定电压，并将所述稳定电压输出。

2.根据权利要求1所述的光模块上电电路，其特征在于，所述微控制单元具体用于根据所述上电电压启动工作，并在检测I/O端的输出电压稳定后输出控制所述直流电压转换芯片正常工作的输出使能信号。

3.根据权利要求2所述的光模块上电电路，其特征在于，所述直流电压转换芯片包括欠压保护电路和DC-DC电路。

4.根据权利要求3所述的光模块上电电路，其特征在于，所述直流电压转换芯片具体用于在接收到输出使能信号时，在预设工作模式下，将所述上电电压转换成工作所需的稳定电压，并将所述稳定电压从输出端输出；且在未接收到输出使能信号时，关闭输出端，截止所述欠压保护电路的工作。

5.根据权利要求4所述的光模块上电电路，其特征在于：

所述直流电压转换芯片的两个输入端，分别与所述缓启动电路的电源输出端连接，用于接收来自所述缓启动电路的所述上电电压；

所述直流电压转换芯片的模式控制端，与所述缓启动电路的电源输出端连接，用于控制所述直流电压转换芯片切换到所述预设工作模式下工作；

所述直流电压转换芯片的使能端，与所述微控制单元的I/O端连接，用于接收所述输出使能信号；

所述直流电压转换芯片的两个输出端，分别与光模块的发射端和接收端连接，用于将所述稳定电压输出给所述发射端和接收端；

所述直流电压转换芯片的接地端接地。

6.根据权利要求3所述的光模块上电电路，其特征在于，所述直流电压转换芯片还包括：

第一滤波电容，连接在所述直流电压转换芯片的两个输入端；

下拉电阻，将所述直流电压转换芯片的使能端接地；

第二滤波电容，连接在所述直流电压转换芯片的两个输出端；

并联的两个磁珠，一端与所述直流电压转换芯片的两个输出端连接，另一端与所述光模块的发射端和接收端连接，每个磁珠分别连接一个并联的电容组。

7.一种光模块，包括金手指、发射端和接收端，其特征在于：所述光模块设置有权利要求1-6任一项所述的光模块上电电路；

所述光模块上电电路的一端连接所述金手指，另一端连接所述发射端和接收端。

8.一种光模块上电系统，包括外部供电系统，其特征在于，还包括如权利要求7所述的光模块；

所述光模块上电电路通过所述金手指与所述外部供电系统连接，用于将所述外部供电系统提供的上电电压转换成稳定电压输出给所述发射端和接收端，使得所述光模块得电工作。