[发明专利]一种加热控制单元及装置

说明书

本发明提供一种加热控制单元及装置，包括：加热控制开关电路和供电输出电路；加热控制开关电路包括第一负温度系数热敏电阻、运算放大器和PMOS管；供电输出电路，包括降压式变换芯片和第二负温度系数热敏电阻。本发明使用通用的IC芯片构建加热控制开关电路输出控制电平信号，以控制供电电压的开关，可以有效的规避单片机中断和轮询时间的影响，有效的降低成本；使用模拟控制方案，响应速度快，不受MCU单线程中断，轮询周期影响，闭环可靠；通过构建供电输出电路，使加热效果呈功耗渐变递增的控制方式，有利于整体功耗平滑，避免开关瞬间大电流冲击影响数据信号质量以及所造成性能指标劣化及可靠性问题。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种加热控制单元及装置。

背景技术

光发射次模块(Transmitter Optical Subassembly，TOSA)，主要应用在电信号转化成光信号(E/O转换)中。现有的TOSA主要包括制冷型(Cooled)和非制冷(Uncool)型两种。

制冷型TOSA的内部集成热电制冷器(Thermo Electric Cooler，TEC)，主要是利用半导体材料的珀耳贴效应对激光器芯片进行加热和制冷。当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，其一端吸热，一端放热；在低温下保持TEC放热面与激光器芯片热接触，对TEC施加直流电流，可以实现对激光器芯片进行加热；高温下对TEC施加反向直流电流，可以实现对激光器芯片进行制冷。

非制冷型TOSA内部没有TEC组件，激光器芯片与TOSA的外壳进行热接触，通过热传导散热。非制冷型TOSA由于省去了TEC组件，使得产品的成本大大降低，整体方案的功耗大大降低；且光器件内部空间大大节约，内部打线方便简洁，方便TOSA向更小的尺寸演进。但是，非制冷TOSA芯片中激光器芯片与外界环境温度强相关，因工业级应用对激光器芯片本身质量提出了很高的要求，故其性能指标和可靠性指标难以完全保证。

针对加热型TOSA中加热芯片的加热控制电路的设计方案有多种：可以直接使用专用的TEC控制芯片，也可以使用专用的基于数字可调电流源(I-Digital to AnalogConvertor，IDAC)芯片。但这两种设计方案都需要专用芯片，需要微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)通过中断或轮询对加热芯片进行控制，运行成本高；且由于印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)布局面积大，同时需要占用MCU的资源，在5G前传场景中使用性价比低。

也有直接使用光模块电源电压对加热芯片进行供电，通过微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)和开关，对加热芯片进行开启和关断控制。由于此方案加热芯片功耗恒定，开关瞬间会有较大的电流波动，对信号会造成瞬态影响，有可靠性风险。

发明内容

针对现有技术所提供的加热控制电路存在的诸多缺陷，本发明实施例提供一种加热控制单元及装置。

第一方面，本发明提供一种加热控制单元，包括：加热控制开关电路和供电输出电路；所述加热控制开关电路，包括第一负温度系数热敏电阻、运算放大器和PMOS管；所述第一负温度系数热敏电阻，根据温度的变化改变阻值，以控制所述运算放大器的输出状态；所述PMOS管根据所述运算放大器的输出状态，输出相应的控制电平信号；所述供电输出电路，包括降压式变换芯片和第二负温度系数热敏电阻；所述控制电平信号输入至所述降压式变换芯片的使能输入端；所述第二负温度系数热敏电阻，根据温度的变化改变阻值，以控制由所述降压式变换芯片的电压输出端所输出的供电电压的大小。