[發(fā)明專利]通過激光電源電壓閉環(huán)控制的平均功率控制環(huán)路及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310202836.5
• 申請(qǐng)日: 2013-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN103457153B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·C·阮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬克西姆綜合產(chǎn)品公司
• 主分類號(hào): H01S5/042
• 分類號(hào): H01S5/042
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;王英

本發(fā)明公開了一種通過激光電源電壓閉環(huán)控制的平均功率控制環(huán)路及方法。根據(jù)所述方法中的一個(gè)，將開關(guān)變換器耦合以向激光二極管的第一端子提供功率，將可編程電流源耦合以控制通過激光二極管的平均電流，將平均功率控制電路耦合至監(jiān)控二極管，以監(jiān)控激光二極管的平均功率輸出，并且控制可編程電流源來(lái)維持激光二極管的期望的平均功率輸出，并且響應(yīng)于可編程電流源的動(dòng)態(tài)余量來(lái)調(diào)整所述開關(guān)變換器的輸出以將開關(guān)變換器的輸出限制為仍將保證電流源的充分操作的電壓。公開了各種實(shí)施例。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于數(shù)據(jù)通信的激光驅(qū)動(dòng)器的領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于光纖網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信的激光驅(qū)動(dòng)器。

背景技術(shù)

在光纖網(wǎng)絡(luò)中的通信是使用光纖收發(fā)器模塊完成的，數(shù)據(jù)中心中通常存在大量的光纖收發(fā)器模塊。這樣的收發(fā)器模塊包括傳輸激光二極管和激光二極管驅(qū)動(dòng)電路等等。光纖收發(fā)器模塊消耗相當(dāng)大的功率，大部分功率消耗在激光二極管和驅(qū)動(dòng)器電路中。這具有兩個(gè)主要的效果。首先，它限制了每個(gè)開關(guān)卡可以使用的端口或通道的數(shù)量，因此給定數(shù)量的端口需要更大的空間。其次，操作光纖收發(fā)器模塊的成本很高，所述光纖收發(fā)器模塊通常每天工作24小時(shí)。在那方面，電費(fèi)對(duì)于數(shù)據(jù)中心的設(shè)備所有權(quán)成本而言是單一最大的貢獻(xiàn)者，因此激光驅(qū)動(dòng)器的功率消耗的降低是數(shù)據(jù)中心的意外之財(cái)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示圖。

圖2是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示圖。

圖3是本發(fā)明的第三實(shí)施例的示圖。

圖4是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示圖。

具體實(shí)施方式

首先參考圖1，可以看到本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。監(jiān)控二極管Dmd設(shè)置為接收傳輸激光二極管Dld的發(fā)射的部分（fraction）以向平均功率控制電路（APC）提供對(duì)激光二極管的輸出的測(cè)量值。平均功率控制電路APC也向放大器A1的一個(gè)輸入端提供Bias_Cntl（偏置控制）信號(hào)，所述放大器A1控制晶體管Q1的柵極以及副本晶體管（replica transistor）QR的柵極，所述副本晶體管是晶體管Q1的尺寸的相對(duì)小的部分（1/Kb）。激光二極管Dld由電壓（Vapc-Vbias）偏置，其中Vbias被提供為差分放大器A2的一個(gè)輸入。放大器A2的另一個(gè)輸入由副本晶體管QR的漏極電壓提供。晶體管Q2的柵極由差分放大器A2控制，其漏極形成差分放大器A1的第二輸入。在操作中，差分放大器A1驅(qū)動(dòng)晶體管Q2的柵極，使得放大器A2的差分輸入是零。因此，副本晶體管QR上的漏極電壓等于晶體管Q1上的漏極電壓，即電壓Vbias。作為放大器A1的輸出的晶體管Q1的柵極電壓以及副本晶體管QR的柵極電壓也耦合為APC的輸入。該環(huán)路具有高的頻率響應(yīng)，所述頻率響應(yīng)使Q1看起來(lái)像響應(yīng)于Bias_Cntl信號(hào)的可編程電流源。在APC通過Bias_Cntl信號(hào)控制IBias的同時(shí)，它也監(jiān)控晶體管Q1的柵極電壓以確保該柵極電壓保持在期望的操作電壓或在期望的操作范圍內(nèi)。晶體管Q1上的柵極電壓太高意味著它在竭盡全力向激光二極管Dld提供期望的偏置電流，因?yàn)榭删幊痰碾娏髟床痪哂凶阋赃M(jìn)行令人滿意的操作的動(dòng)態(tài)余量（headroom），并且相應(yīng)地，APC向上調(diào)整Vbias_tgt，從而增加DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出，以向上調(diào)整Vapc，使得在平均功率控制環(huán)路仍將激光二極管Dld的偏置維持在（Vapc-Vbias）的同時(shí)，更高的Vapc增加了可編程電流源的動(dòng)態(tài)余量以在仍維持激光二極管的偏置的同時(shí)將晶體管Q1上的柵極電壓向下拉。晶體管Q1的柵極上的電壓太低意味著供應(yīng)激光二極管（以及平均功率控制環(huán)路的其它部分）的電壓Vapc高于所需的電壓，并且在沒必要地浪費(fèi)了功率。相應(yīng)地，APC向下調(diào)整Vbias_tgt，從而降低DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出以向下調(diào)整Vapc，使得在平均功率控制環(huán)路再次仍將激光二極管Dld的偏置維持在（Vapc-Vbias）的同時(shí)，更低的Vapc降低了可編程電流源的動(dòng)態(tài)余量以將柵極電壓向上拉。新的效果是自動(dòng)地調(diào)整（限制）了電壓Vapc，以在仍維持充足但不會(huì)過多的各種操作條件下的可編程電流源的動(dòng)態(tài)余量的同時(shí)最小化由激光電路消耗的功率。