JPH0923035A - Ldモジュール用自動温度制御回路 - Google Patents

Ldモジュール用自動温度制御回路

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JPH0923035A
JPH0923035A JP7194093A JP19409395A JPH0923035A JP H0923035 A JPH0923035 A JP H0923035A JP 7194093 A JP7194093 A JP 7194093A JP 19409395 A JP19409395 A JP 19409395A JP H0923035 A JPH0923035 A JP H0923035A
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JP
Japan
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temperature
voltage
module
converter
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JP7194093A
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English (en)
Inventor
Hirotsugu Sato
博世 佐藤
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Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】LDモジュール10の内部温度を一定に保つた
めの自動温度制御回路の高温時と低温時の温度制御の応
答性の不均衡をなくすとともに、低消費電力化を図る。 【解決手段】LDモジュール10に内蔵されている冷却
/発熱素子であるペルチェ素子6に与える制御電流をス
イッチング素子部5から供給する。CPU4を設けて、
温度検出器1の抵抗変化を電圧に変換しディジタル変換
した温度データをCPU4に入力し、温度データの非直
線性を線形化し、その線形変換値を用いて決定したパル
ス幅によるパルス幅変調を行った駆動電圧をスイッチン
グ部5に与えてペルチェ素子5を制御するように構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LDモジュール
(レーザダイオード・モジュール)用ATC(AutoTemp
erature Control:自動温度制御)回路に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】光通信において、光源と光ファイバとの
結合回路として、半導体レーザ(LD)から出射された
光信号を効率よつく、かつ安定に光ファイバへ導く機能
を有するLDモジュールと呼ばれるデバイスがある。図
3はLDモジュール10の一般的な内部ブロック図と周
辺回路のブロック図である。レーザ・ダイオード(L
D)は、レーザ駆動回路11から電気信号で駆動され、
電気信号を光信号に変換する。変換された光信号は光フ
ァイバ12に導かれて伝送される。フォトダイオード
(PD)は、レーザダイオードの出力をモニタし、モニ
タ出力をAPC(Aut Power Control :自動出力制御)
回路13に入力する。APC回路13はLDの光出力が
一定になるようにレーザ駆動回路11を制御する。
【0003】さらに、レーザダイオードの光出力は温度
依存性があるため、LDモジュール10の中に、LDモ
ジュール10内の温度を検出する温度検出器1と冷却/
加熱素子が設けられ、外部のATC回路14によって温
度補償が行われている。ATC回路14は、温度検出器
の出力から制御電流を求め、LDモジュール内のクーラ
兼ヒータの機能を持つペルチェ素子と呼ばれる電子冷却
素子6を駆動し、LDモジュール内部の温度が一定にな
るように制御する。ペルチェ素子6は電流の方向によっ
て熱を発生したり吸収したりするペルチェ効果を応用し
た加熱冷却素子(サーモエレクトリッククーラ:TE
C)である。
【0004】図4は従来のATC回路14のブロック図
である。以下に動作を述べる。LDモジュール10に内
蔵されている温度検出器1の出力を抵抗−電圧変換部2
で電圧に変換し、変換された出力と温度設定部15の出
力を差動増幅器16に入力する。差動増幅器16は、2
つの入力の差を増幅した出力をパワーアンプ17に出力
し、パワーアンプ17は、LDモジュール10に内蔵さ
れているクーラ兼ヒータの機能を持つペルチェ素子6を
駆動する。このように、従来のATC回路14はパワー
アンプ17としてオペアンプ(演算増幅器)を使用した
アナログ制御方式である。
【0005】図5はパワーアンプ17の回路例図であ
る。図6はパワーアンプ17の等価回路である。図5の
トランジスタQ1,Q2は、図6の等価回路では、抵抗
R1,R2で表される。出力電圧Vout は上下の抵抗
(R1,R2)の抵抗値を入力電圧Vinにより変化させ
るたとによりつくり出され、上下の抵抗(R1,R2)
には出力電力を取り出さない状態でも電流が流れ、電力
が消費される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような回路では、
与えられた出力電圧をつくり出すために、大きな電力が
増幅器内で消費されることになる。このため、電力効率
が低いだけでなく、発生した熱を逃がすための放熱器が
必要になる。一般に、LDモジュール10に内蔵されて
いる温度検出器1にはサーミスタと呼ばれる温度によっ
て抵抗値が変化する素子が用いられている。このサーミ
スタの温度特性は、高温域で抵抗値の変化量が小さく、
低温域で変化量が大きい非線形特性を持つ。
【0007】即ち、従来のATC回路は、サーミスタを
用いた温度検出器1の抵抗値の変化をモニタして制御量
を決めている。従って、高温時は制御量の変化が小さい
ため温度制御の応答性は遅く、逆に、低温時の温度制御
の応答性は速いという不具合が生じている。
【0008】本発明の目的は、従来技術の問題点のAT
C回路のパワーオペアンプ(電力演算増幅器)での電力
効率が低いことと、高温時,低温時の温度制御の応答性
の不均衡という欠点を解決し、ATC回路の電力効率を
上げ、低温時と高温時の温度制御応答性の不均衡を是正
し、かつ、低消費電力のLDモジュール用ATC回路を
提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のLDモジュール
用自動温度制御回路は、外部からの駆動回路によって駆
動され光ファイバに対して光信号を出射するレーザダイ
オードと、該レーザダイオードの出力をモニタするフォ
トダイオードと、前記レーザダイオードの温度に対応し
て抵抗が変化する温度検出器と、外部からの制御電流に
より冷却/加熱を行うペルチェ素子とが内蔵されたLD
モジュールの内部温度が一定になるように制御する回路
であって、前記温度検出器の抵抗変化を電圧に変換する
抵抗ー電圧変換部と、該抵抗ー電圧変換部の出力をディ
ジタル変換するA/D変換器と、前記ペルチェ素子に対
して前記制御電流を出力するスイッチング部と、前記A
/D変換器の出力から前記スイッチング部の駆動電圧を
算出して出力するCPUとが備えられ、前記スイッチン
グ部は、+電圧入力端子または−電圧入力端子に印加さ
れる駆動電圧によって前記ペルチェ素子に正方向または
負方向の駆動電流を与えるように構成され、前記CPU
は、前記温度検出器の温度変化に対する抵抗値変化の非
直線性を線形化する線形変換テーブルが予め記憶され、
該線形変換テーブルを用いて前記A/D変換器から出力
される温度データを線形変換し、該線形変換値を用いて
決定したパルス幅によるパルス幅変調を行って前記スイ
ッチング部に対する前記駆動電圧を出力することによ
り、前記LDモジュールの内部温度が一定の温度になる
ように構成されたことを特徴とするものである。
【0010】電力効率を上げるために、本発明では、モ
ータ制御,スイッチング電源などで用いられているパル
ス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)電流でペ
ルチェ素子を駆動している。PWM制御の原理を簡単に
説明する。図7は、PWM制御の原理図である。上下の
スイッチ(S1,S2)を高速にON/OFFさせ、O
N/OFFの時間の割合(パルス幅の比)を調節して、
平均的な出力電圧,電流を制御する。理想的には、ON
のときに抵抗が0、OFFのときに抵抗が∞(無限大)
なのでスイッチ自体で消費される電力はない。また、低
温時と高温時の温度制御応答性の不均衡を是正するため
に、本発明ではサーミスタの抵抗値の変化を電圧に変換
し、その電圧をA/D変換し、得られたディジタルデー
タ値をCPUで読み込み、CPUの中で線形変換の演算
を行い、得られた線形変換値により所定の温度にするた
めのPWMのパルス幅を決定している。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を説明する。図1
は本発明の実施例の一例を示すブロック図(A)と温度
データの線形変換テーブル例(B)である。図におい
て、20は本発明によるATC回路であり、3はA/D
変換器、4はCPU(中央処理装置)、5はスイッチン
グ部である。LDモジュール内の温度検出器1の抵抗値
の変化を抵抗−電圧変換部2により電圧に変換する。変
換された電圧値をA/D変換器3でディジタルデータに
変換し、CPU4に入力する。CPU4では、図1
(B)に示すような変換テーブルを予め記憶させてお
き、そのテーブルを用いて温度データの線形化を行いそ
の線形変換値に基づいて所定の温度にするためのPWM
のパルス幅を決定した制御電圧をスイッチング部5に出
力する。スイッチング部5は制御電圧に従ってペルチェ
素子6を駆動し、LDモジュール内の温度が一定になる
ように制御する。
【0012】図2はスイッチング部5の回路例図(A)
とそのタイムチャート(B)である。スイッチング部5
は、4つのスイッチング素子(Q1,Q2,Q3,Q
4)、CPU4からの2つの入力端子Vin+,Vin−、
ペルチェ素子6に接続された+端子と−端子を備えてい
る。ペルチェ素子の+端子に電圧が加わるとペルチェ素
子はヒータとして動作し、−端子に電圧が加わるとクー
ラとして動作する。入力端子Vin−に電圧が印加される
と、スイッチング素子Q2,Q3がONになり、ペルチ
ェ素子の−端子に電圧が加わってクーラとして動作す
る。入力端子Vin−に電圧が印加されないときはスイッ
チング素子Q2,Q3がOFFとなる。入力端子Vin−
に電圧が印加される時間と印加されない時間の比を変化
させることにより(PWM制御)、冷却温度を変化させ
ることができる。同様に、入力端子Vin+に電圧が印加
される時間と印加されない時間の比を変化させることに
より(PWM制御)、加熱温度を変化させることができ
る。
【0013】
【発明の効果】以上述べたように、本発明を実施するこ
とにより、低消費電力で、広い温度範囲で制御特性の優
れた温度制御が可能となり、実用上の効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すブロック図と温度データ
の線形変換テーブル例図である。
【図2】図1のスイッチング部の回路例図とそのタイム
チャートである。
【図3】LDモジュールの一般的な内部ブロック図と周
辺回路のブロック図である。
【図4】従来のATC回路のブロック図である。
【図5】従来のパワーアンプの回路例図である。
【図6】従来のパワーアンプの等価回路図である。
【図7】PWM制御の原理図である。
【符号の説明】
1 温度検出器 2 抵抗−電圧変換部 3 A/D変換器 4 CPU 5 スイッチング部 6 ペルチェ素子 10 LDモジュール 11 レーザ駆動回路 12 光ファイバ 13 APC回路 14 ATC回路 15 温度設定部 16 差動増幅器 17 パワーアンプ 20 ATC回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部からの駆動回路によって駆動され光
    ファイバに対して光信号を出射するレーザダイオード
    と、該レーザダイオードの出力をモニタするフォトダイ
    オードと、前記レーザダイオードの温度に対応して抵抗
    が変化する温度検出器と、外部からの制御電流により冷
    却/加熱を行うペルチェ素子とが内蔵されたLDモジュ
    ールの内部温度が一定になるように制御する回路であっ
    て、 前記温度検出器の抵抗変化を電圧に変換する抵抗ー電圧
    変換部と、該抵抗ー電圧変換部の出力をディジタル変換
    するA/D変換器と、前記ペルチェ素子に対して前記制
    御電流を出力するスイッチング部と、前記A/D変換器
    の出力から前記スイッチング部の駆動電圧を算出して出
    力するCPUとが備えられ、 前記スイッチング部は、+電圧入力端子または−電圧入
    力端子に印加される駆動電圧によって前記ペルチェ素子
    に正方向または負方向の駆動電流を与えるように構成さ
    れ、 前記CPUは、前記温度検出器の温度変化に対する抵抗
    値変化の非直線性を線形化する線形変換テーブルが予め
    記憶され、該線形変換テーブルを用いて前記A/D変換
    器から出力される温度データを線形変換し、該線形変換
    値を用いて決定したパルス幅によるパルス幅変調を行っ
    て前記スイッチング部に対する前記駆動電圧を出力する
    ことにより、前記LDモジュールの内部温度が一定の温
    度になるように構成されたことを特徴とするLDモジュ
    ール用自動温度制御回路。
JP7194093A 1995-07-07 1995-07-07 Ldモジュール用自動温度制御回路 Pending JPH0923035A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005209759A (ja) * 2004-01-21 2005-08-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ加熱装置およびレーザ加工機
JP2007043163A (ja) * 2005-08-01 2007-02-15 Heidelberger Druckmas Ag 印刷版露光器におけるレーザモジュールの温度調整装置
JP2013124935A (ja) * 2011-12-14 2013-06-24 Nec Fielding Ltd ストレステストシステムおよびその方法、ストレステスト制御装置およびその制御方法と制御プログラム、冷却加熱装置、および、テストプログラム

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JP2007043163A (ja) * 2005-08-01 2007-02-15 Heidelberger Druckmas Ag 印刷版露光器におけるレーザモジュールの温度調整装置
JP2013124935A (ja) * 2011-12-14 2013-06-24 Nec Fielding Ltd ストレステストシステムおよびその方法、ストレステスト制御装置およびその制御方法と制御プログラム、冷却加熱装置、および、テストプログラム

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