[發明專利]一種加熱控制單元及裝置

有效

• 申請號: 202110685128.6
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113359904B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 朱孟常;張軍;王晶;鄭慶立;周杰;蔣波;辛華強
• 申請（專利權）人: 武漢光迅科技股份有限公司
• 主分類號: G05D23/24
• 分類號: G05D23/24
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 聶俊偉

本發明提供一種加熱控制單元及裝置，包括：加熱控制開關電路和供電輸出電路；加熱控制開關電路包括第一負溫度系數熱敏電阻、運算放大器和PMOS管；供電輸出電路，包括降壓式變換芯片和第二負溫度系數熱敏電阻。本發明使用通用的IC芯片構建加熱控制開關電路輸出控制電平信號，以控制供電電壓的開關，可以有效的規避單片機中斷和輪詢時間的影響，有效的降低成本；使用模擬控制方案，響應速度快，不受MCU單線程中斷，輪詢周期影響，閉環可靠；通過構建供電輸出電路，使加熱效果呈功耗漸變遞增的控制方式，有利于整體功耗平滑，避免開關瞬間大電流沖擊影響數據信號質量以及所造成性能指標劣化及可靠性問題。

技術領域

本發明涉及電子電路技術領域，尤其涉及一種加熱控制單元及裝置。

背景技術

光發射次模塊(Transmitter Optical Subassembly，TOSA)，主要應用在電信號轉化成光信號(E/O轉換)中。現有的TOSA主要包括制冷型(Cooled)和非制冷(Uncool)型兩種。

制冷型TOSA的內部集成熱電制冷器(Thermo Electric Cooler，TEC)，主要是利用半導體材料的珀耳貼效應對激光器芯片進行加熱和制冷。當直流電流通過兩種半導體材料組成的電偶時，其一端吸熱，一端放熱；在低溫下保持TEC放熱面與激光器芯片熱接觸，對TEC施加直流電流，可以實現對激光器芯片進行加熱；高溫下對TEC施加反向直流電流，可以實現對激光器芯片進行制冷。

非制冷型TOSA內部沒有TEC組件，激光器芯片與TOSA的外殼進行熱接觸，通過熱傳導散熱。非制冷型TOSA由于省去了TEC組件，使得產品的成本大大降低，整體方案的功耗大大降低；且光器件內部空間大大節約，內部打線方便簡潔，方便TOSA向更小的尺寸演進。但是，非制冷TOSA芯片中激光器芯片與外界環境溫度強相關，因工業級應用對激光器芯片本身質量提出了很高的要求，故其性能指標和可靠性指標難以完全保證。

針對加熱型TOSA中加熱芯片的加熱控制電路的設計方案有多種：可以直接使用專用的TEC控制芯片，也可以使用專用的基于數字可調電流源(I-Digital to AnalogConvertor，IDAC)芯片。但這兩種設計方案都需要專用芯片，需要微控制單元(Microcontroller Unit，MCU)通過中斷或輪詢對加熱芯片進行控制，運行成本高；且由于印制電路板(Printed Circuit Board，PCB)布局面積大，同時需要占用MCU的資源，在5G前傳場景中使用性價比低。

也有直接使用光模塊電源電壓對加熱芯片進行供電，通過微控制單元(Microcontroller Unit，MCU)和開關，對加熱芯片進行開啟和關斷控制。由于此方案加熱芯片功耗恒定，開關瞬間會有較大的電流波動，對信號會造成瞬態影響，有可靠性風險。

發明內容

針對現有技術所提供的加熱控制電路存在的諸多缺陷，本發明實施例提供一種加熱控制單元及裝置。

第一方面，本發明提供一種加熱控制單元，包括：加熱控制開關電路和供電輸出電路；所述加熱控制開關電路，包括第一負溫度系數熱敏電阻、運算放大器和PMOS管；所述第一負溫度系數熱敏電阻，根據溫度的變化改變阻值，以控制所述運算放大器的輸出狀態；所述PMOS管根據所述運算放大器的輸出狀態，輸出相應的控制電平信號；所述供電輸出電路，包括降壓式變換芯片和第二負溫度系數熱敏電阻；所述控制電平信號輸入至所述降壓式變換芯片的使能輸入端；所述第二負溫度系數熱敏電阻，根據溫度的變化改變阻值，以控制由所述降壓式變換芯片的電壓輸出端所輸出的供電電壓的大小。