一种偏置电流温控方法技术

本发明专利技术公开了一种温控偏置电流供应电路、偏置电流温控方法和采用该温控偏置电流供应电路的激光驱动器，通过利用NTC热敏电阻的温度‑阻值的变化关系，实现了电压的温控变化，以此进一步实现偏置电流的温控变化。解决了现有技术中的激光器偏置电流供应电路所存在的所需元器件较多、占用PCB布局空间较多以及部分元器件端口未被充分利用的问题，达到了简化激光器偏置电流温度控制的拓扑电路，降低了激光驱动器的器件成本，同时提高了元器件的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种偏置电流温控方法
本专利技术涉及光通信领域，尤其涉及一种温控偏置电流供应电路、偏置电流温控方法和激光驱动器。
技术介绍
光通信系统中，激光器的性能特点是参数会随着温度而变化，随着温度的升高，激光二极管的阈值电流会发生很大的漂移，同时电光转换效率会随之递减。激光驱动器作为激光器是发射端的重要组成元件，为激光器提供所需要的驱动电流，驱动电流包括调制电流和偏置电流，调制电流就是传输的高速数字信号，偏置电流主要用于开启激光器的阈值。激光器要求的工作在-40℃至+85℃的温度范围内平均光功率稳定，但是因为温度变化时，激光器的阈值电流会变化，为了保证平均光功率不变，就需要根据激光二极管的温度变化特性来调整偏置电流的大小。现有技术中多采用自动功率控制方式来调整偏置电流的大小，如图1所示，将三极管随温度变化而产生的电压变化，与参考电压Vref比较产生差值，将差值经过运算放大器芯片放大，去控制放大电路三极管的基极电压Vb，从而放大从集电极流经射级的偏置电流Ibias，以实现偏置电流Ibias随温度变化以适应激光器温度特性的变化。上述偏置电流温控电路的核心和实现的要点在于使基极电压Vb能够随温度上升而增加，随温度下降而减少。然而，上述温控电路中采用的Vb变化控制方法需用到三极管和运算放大器芯片，占用的PCB布局空间比较多，同时运算放大器几路放大没有全部利用，还有1路空置。因此，综合考虑布板空间资源、实现成本、芯片利用率，上述偏置电流温控电路实现效率并非最佳，存在可以优化的空间。
技术实现思路
有鉴于此，为了现有的激光器偏置电流温控电路所需的元器件较多，占用的PCB布局空间比较多，以及部分元器件端口未被充分利用的问题，本专利技术提供一种温控偏置电流供应电路，通过利用简单的热敏电阻代替原有的复杂电路，减少PCB布局空间的占用，提供了元器件的利用率。为了解决上述问题，本专利技术的温控偏置电流供应电路，应用于激光驱动器，包括：温度可调分压电路，其电压输入端连接直流电源VCC，对直流电源VCC进行分压，为偏置电流产生电路所需的可控电压Vb，可控电压Vb的值随激光器温度的升高而增大；偏置电流产生电路，连接所述温度可调分压电路的电压输出端，为所述激光器提供随温度变化的偏置电流Ibias。其中，温度可调分压电路包括：负温度系数热敏电阻RT与电阻R1所形成的并联支路以及电阻R2，并联支路的一端连接电源VCC，另一端通过电阻R2接地，并联支路与电阻R2连接的一端设置为电压输出端，电阻R2上的分压作为所述可控电压Vb。相应地，本专利技术还提供了一种偏置电流温控方法，包括以下步骤：获取激光器在正常工作的温度区间内偏置电流产生电路所需的可控电压Vb的理想值Vb'和误差区间；利用负温度系数热敏电阻RT、电阻R1和电阻R2建立温度可调分压电路为所述偏置电流产生电路提供所述可控电压Vb，建立所述可控电压Vb的表达式；使所述可控电压Vb与其所述理想值Vb'之间的误差在所述误差区间范围内，获取所述温度可调分压电路中所述负温度系数热敏电阻RT、电阻R1和电阻R2的阻值；所述温度可调分压电路为所述激光器在所述正常工作的温度区间内提供随温度变化的所述可控电压Vb。其中，所述理想值Vb'和误差区间的获取包括以下步骤：将所述正常工作的温度区间划分为低温区间和高温区间，在所述低温区间以20℃为间隔选取采样温度点，在所述高温区间以5℃为间隔选取采样温度点，所述低温区间为[-40℃，20℃]，所述高温区间为(20℃，85℃]；对一采样温度点，观察所述激光器输出光的光眼图，以光眼图最佳时偏置电流产生电路所需的基极电压Vb作为该采样温度点的理想值Vb'；进一步调整所述基极电压Vb，观察所述光眼图的变化，记录所述光眼图变差所对对应的基极电压Vb，得出该采样温度点的误差区间；取所有采样温度点的误差区间的交集，作为求解所述温度可调分压电路中各阻值的误差区间。进一步地，获取所述温度可调分压电路中所述负温度系数热敏电阻RT、电阻R1和电阻R2的阻值采用EXCEL规划求解方法。本专利技术还提供一种包括上述温控偏置电流供应电路的激光驱动器。与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：本专利技术的温控偏置电流供应电路、偏置电流温控方法和采用该温控偏置电流供应电路的激光驱动器利用了NTC热敏电阻的温度-阻值的变化关系，实现了电压的温控变化，以此进一步实现偏置电流的温控变化。以非常小的电路拓扑结构和非常少的物料成本实现了激光器工作偏置电流的温度控制，提高了元器件的利用率。附图说明图1是现有的偏置电流产生及温控电路；图2是本专利技术中激光驱动器与激光器的连接示意图；图3是本专利技术中温控偏置电流供应电路示意图；图4是温度可调分压电路结构图；图5是偏置电流产生电路结构图；图6是温度可调分压电路输出电压的理想值Vb'与实际值Vb的对比图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。图2中的激光驱动器包括温控偏置电流供应电路1、激光驱动电路2，激光驱动电路2为激光器3提供调制电流Imod，温控偏置电流供应电路1为激光器3提供可随温度变化的偏置电流Ibias。图3中温控偏置电流供应电路包括：温度可调分压电路11和偏置电流产生电路12，温度可调分压电路11连接电源VCC，根据激光器3随温度的性能变化对电源电压进行分压并为偏置电流产生电路12提供随温度变化的可控电压Vb，温控偏置电流供应电路1在电压Vb的作用下产生可随温度变化的偏置电流Ibias。图4中温度可调分压电路11包括负温度系数热敏电阻(NTC热敏电阻)RT与电阻R1的并联支路以及电阻R2，并联支路的一端连接电源VCC，另一端通过电阻R2接地，并联支路与电阻R2连接的一端设置有电压输出端，电阻R2上的分压作为偏置电流产生电路12的可控电压Vb。上述电阻R1和电阻R2采用1％精密电阻最佳。由图4中温度可调分压电路11可知，RT，R1并联等效电阻＝RT×R1/(RT+R1)，则输出电压Vb的值为：Vb＝VCC×R2/[R2+RT×R1/(RT+R1)]，NTC热敏电阻的阻值RT＝R25×exp{BN[1/(T+273)-1/298]}，公式中，R25表示该热敏电阻在常温25度时的额定零功率电阻值，T为温度(热力学温度，单位为K)，BN为NTC热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数，exp表示以自然数e为底的指数(e＝2.71828…)。图5中偏置电流产生电路12中的三极管Q的基极连接温度可调分压电路11的电压输出端，并通过电容C接地；发射集通过电阻R3接地，集电极通过电阻R4连接激光器3，三极管Q的基极电压Vb发生变化，从集电极流经发射极的电流ICE则相应的发生变化，为激光器所提供的偏置电流Ibias，△Ibias＝△Vb/R3，△表示变化量。上述温度可调分压电路11中负温度系数热敏电阻RT、电阻R1、电阻R2的阻值通过以下步骤确定：(1)获取激光器在正常工作温度范围内所需的电压Vb理想值Vb'和误差区间激光器的正常工作温度区间为：-40℃～85℃，在激光器的性能设计过程中，优先考虑高温状态激光器的性能，因此将正常工作的温度区间划分为低温区间[-40℃，20℃]和高温区间(20℃，85℃]，在低温度段区间以20℃为间隔选取采样温度点，在高温度端区间以5℃为间隔选取采样温度点，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温控偏置电流供应电路，应用于激光驱动器，其特征在于，包括：温度可调分压电路，其电压输入端连接直流电源VCC，对直流电源VCC进行分压，为偏置电流产生电路所需的可控电压Vb，可控电压Vb的值随激光器温度的升高而增大；偏置电流产生电路，连接所述温度可调分压电路的电压输出端，为所述激光器提供随温度变化的偏置电流Ibias。

【技术特征摘要】
1.一种偏置电流温控方法，应用于激光驱动器，其特征在于，包括以下步骤：获取激光器在正常工作的温度区间内偏置电流产生电路所需的可控电压Vb的理想值Vb'和误差区间；利用负温度系数热敏电阻RT、电阻R1和电阻R2建立温度可调分压电路为所述偏置电流产生电路提供所述可控电压Vb，建立所述可控电压Vb的表达式；使所述可控电压Vb与其所述理想值Vb'之间的误差在所述误差区间范围内，获取所述温度可调分压电路中所述负温度系数热敏电阻RT、电阻R1和电阻R2的阻值；所述温度可调分压电路为所述激光器在所述正常工作的温度区间内提供随温度变化的所述可控电压Vb；所述理想值Vb'和误差区间的获取包括以下步骤：将所述正常工作的温度区间划分为低温区间和高温区间，在所述低...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏涵，陈岭，
申请(专利权)人：江苏奥雷光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32