[实用新型]自动功率控制电路及包含其的光收发模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及光通信领域，尤其涉及一种光收发模块的自动功率控制电路及包含其的光收发模块。

背景技术

激光器的发光效率随着工作温度以及激光器自身的老化等而不断发生变化，尤其对于光通信用激光器，会严重影响光发射机的工作稳定性和通信的可靠性、误码率等参数。

激光器需要驱动芯片来提供驱动电流。提供给激光器的驱动电流包含：静态偏置电流和与待发送数据相关的调制电流，调制电流跟随数据信号（0 或者1）而以较高的速率变化着，这两种电流同时提供给激光二极管。激光器的发光功率与静态偏置电流的大小成线性关系。偏置电流根据不同激光器的最佳工作功率点以及阈值电流值进行设定。

为了保持激光器输出光功率的稳定，需要自动功率控制电路对激光器的输出光功率进行实时监控，并相应的对其偏置电流进行调节，通常使用的是平均功率控制。从激光器的后端面透射出来的光通过一个监控光电二极管加以探测，将光功率转化为电流信号。电流信号加在集成运算放大器滤波放大输入端产生一个正比于激光器的平均功率的平均直流电压，将光电监视二极管的电流信号转化为模拟电压信号。这个电压与参考电压V_ref相比较，再经过集成运算放大器放大，输出给激光器电流控制器内部模数转换器，用来控制激光器的偏置电流的电压，这样形成一个负反馈环。当激光器的输出光功率发生变化时，譬如由于器件老化或者温度升高而减少时，监控光电二极管的输出电流和电压就减少，导致集成运算放大器输出电压和激光器的偏置电流的增加，从而使得激光器的平均光功率保持不变。反过来，当输出光功率增加时，监控光电二极管的输出电流和电压就增加，导致集成运算放大器输出电压和激光器的偏置电流的减小，从而使得激光器的平均光功率保持不变。

现有技术的光模块的自动功率控制电路包括微控制器（MCU）、模数转换（ADC）和数模转换（DAC）等电路单元，光电二极管的监测信号传递给模数转换和微控制器（MCU），从而实现输出功率监控电路。微控制器和数模转换根据采样到的功率监控信号去调节线性电流源的输出，激光器线性电流源用于向激光器输出电流，其输出的电流大小随DAC控制信号的大小来改变，从而自动稳定激光器的输出光功率。这种自动功率控制电路的电源效率太低，仅约40~50%。假设激光器需1.3V/0.1A电流，则每通道将会浪费0.13到0.2W电源功率。对于更多通道的光模块，则浪费的电源功率会成倍增加。例如对于CFP-100G-LR4，由于总共有4个通道，这意味着会浪费0.5到0.8W电源功率。

发明内容

本实用新型为了克服以上的不足，提出了一种光收发模块的自动功率控制电路及包含其的光收发模块。

本实用新型的技术问题通过以下的技术方案予以解决： 

一种光收发模块的自动功率控制电路，包含中央控制单元、开关电源转换器、功率监视电路、激光器驱动电路。所述中央控制单元包含模拟/数字转换器和数字/模拟转换器，所述功率监视电路将监视光电二极管的电流信号转化为模拟电压信号，并输出给中央控制单元的模拟/数字转换器。中央控制单元根据采样的电压信号计算出光功率值，并与预设的目标功率进行对比，中央控制单元的数字/模拟转换器的管脚连接到所述开关电源转换器的反馈电压管脚上，根据对比结果来控制开关电源转换器的输出电压，进而控制激光器的输入电流。

在本实用新型的一个实施例中，所述开关电源转换器为降压型直流（buck DC/DC）开关电源转换器。

在本实用新型的一个实施例中，所述中央控制单元的模拟/数字转换器为两通道12位精度的模拟/数字转换器，所述数字/模拟转换器为单通道12位精度的数字/模拟转换器。

在本实用新型的一个实施例中，所述功率监视电路包含检流电阻和运算放大器，检流电阻串联在外部反偏电压和监视光电二极管之间，运算放大器连接检流电阻的两端，并输出给中央控制单元的模拟/数字转换器。

在本实用新型的一个实施例中，还包含串联电阻和高边电流检测器，串联电阻一端连接激光器的输入端，另一端连接开关电源转换器的电压输出端，高边电流检测器的输入连接串联电阻的两端，其输出则连接到模拟/数字转换器的管脚上，使激光器的偏置电流转换为电压信号并反馈给中央控制单元。

在本实用新型的一个实施例中，所述串联电阻的阻值为0.008欧姆到0.05欧姆。

在本实用新型的一个实施例中，还包含比较器，比较器的输出端与开关电源转换器的反馈信号互连在一起，比较器的输入端连接高边电流检测器，比较器内部设定过流阈值。