一种光发射模块及其激光二极管驱动器制造技术

一种激光二极管驱动器，包括输入电信号的信号输入端子、对电信号进行放大的放大级单元、将放大信号转换为电流的第一驱动级单元和电流电压适配器，电流电压适配器将第二电压输出至信号输入端子，为前级输出电路提供第二电压和前级驱动电流，并吸收第二电压输出线上的电流和/或向第二电压输出线提供电流，放大级单元和第一驱动级单元位于上层电路，其工作电流构成上层电流的至少部分，前级驱动电流构成下层电流的至少部分,下层电流的至少部分是上层电流的至少部分的接续，使得前级驱动电流对放大级单元和第一驱动级单元工作电流的至少部分进行复用，从而可以降低激光二极管驱动器的功耗。本发明专利技术还提供了一种光发射模块。本发明专利技术还提供了一种光发射模块。本发明专利技术还提供了一种光发射模块。

【技术实现步骤摘要】
一种光发射模块及其激光二极管驱动器


[0001]本专利技术涉及光通信领域，具体涉及一种光发射模块及其激光二极管驱动器。

技术介绍

[0002]在通信系统中，使用光缆传输高速信号相比于电缆传输高速信号具有损耗小、性能高、成本低等优点。一种常见的光通信应用是有源光缆，有源光缆的应用包括：USB，HDMI，DP等等传输协议的接口。有源光缆由激光二极管驱动器、激光二极管、光耦、光纤、光电二极管、跨阻放大器、其它模组组件等组成。其中，激光二极管驱动器(后简称LDD)有源光缆信号通路的第一级，其输入一般是多媒体播放设备的接口输出驱动电路(后简称前级输出电路)，激光二极管驱动器的作用是实现电信号到光信号的转换功能，其通过调制输出电流的大小来改变激光二极管的输出光功率。
[0003]实际应用中，激光二极管驱动器在整个通信系统中消耗的电流较大，发热较多。例如，常用的激光二极管驱动器电路如图1所示，其中，供电电源电压VDD需要分别为输入级、放大级、驱动级提供其工作电流I1、I2、I3，电源电压VDD提供的总电流Itot是I1、I2、I3的总和，Itot表征了功耗总和。
[0004]在上述应用中，有些接口还需要有源光缆的LDD为前级输出电路提供电压和电流，例如，LDD的电源电压VDD为5V，需要为前级输出电路提供较低的3.3V电压(后续称为VDDH)和预设的电流，如图1所示，通过在LDD内另添加线性稳压器(LDO)或者直流
‑
直流转换器(DCDC Converter)，由VDD(如5V)产生VDDH(如3.3V)；VDDH通过接口匹配电阻给前级输出电路提供电流I0。这种情况下进一步加大了LDD的电流消耗。如图1所示，总电流Itot为：
[0005]Itot＝(I0+I1+I2+I3)*X*N≈(I0+I2+I3)*X*N
…………
(1)
[0006]其中，X为电流转换系数，N为通路数。可见，Itot越大，则总功耗越大，发热也越多。而降低激光二极管驱动器的功耗是此领域中长期需要解决的问题，同时，功耗的限制也会影响激光二极管驱动器电路实现的高速性能。

技术实现思路

[0007]本专利技术主要解决的技术问题是如何降低激光二极管驱动器的功耗。
[0008]根据第一方面，一种实施例中提供一种激光二极管驱动器，包括：
[0009]信号输入端子，其被配置为与前级输出电路连接，至少输入由前级输出电路输出的电信号；
[0010]输入信号处理电路，其被配置为对信号输入端子输入的电信号进行处理，所述输入信号处理电路包括放大级单元，所述放大级单元被配置为对电信号进行放大处理，并输出放大后的电信号，所述放大级单元连接在供电电源提供的第一电压和第二电压之间，从而形成为放大级单元提供第一工作电流的电流通路，所述第二电压小于第一电压且大于地电位，所述第一工作电流构成上层电流的部分；
[0011]第一驱动级单元，其被配置为输入放大后的电信号，并将放大后的电信号转换为
对应的驱动激光二极管的电流，所述第一驱动级单元连接在供电电源提供的第一电压和第二电压之间，从而形成为第一驱动级单元提供第二工作电流的电流通路，所述第二工作电流构成上层电流的部分；
[0012]电流电压适配器，其被配置为连接在供电电源和地之间，将所述供电电源输出的第一电压转换为第二电压，并通过第二电压输出线输出第二电压，所述电流电压适配器还被配置为根据第二电压输出线上的电压或电流吸收第二电压输出线上的电流和/或向第二电压输出线提供电流，所述电流电压适配器还通过第二电压输出线连接信号输入端子，将第二电压输出至信号输入端子，为前级输出电路提供第二电压和前级驱动电流，所述前级驱动电流构成下层电流的至少部分,使得所述前级驱动电流至少部分是上层电流至少部分的接续。
[0013]根据第二方面，一种实施例中提供一种光发射模块，包括：
[0014]至少一个上述的激光二极管驱动器；
[0015]与激光二极管驱动器一一对应的激光二极管，所述激光二极管经由激光二极管驱动器输出的电流驱动而发光。
[0016]依据上述实施例的一种激光二极管驱动器及光发射模块，放大级单元和第一驱动级单元都连接在供电电源提供的第一电压和第二电压之间，位于上层电路，使得放大级单元的第一工作电流和第一驱动级单元的第二工作电流构成上层电流的至少部分，电流电压适配器为前级输出电路提供的前级驱动电流构成下层电流的至少部分,由于下层电流的至少部分是上层电流的至少部分的接续，使得前级驱动电流是放大级单元和第一驱动级单元工作电流的至少部分复用，因此激光二极管驱动器所需的总电流大大的降低，从而可以降低激光二极管驱动器的功耗。
附图说明
[0017]图1为
技术介绍
中所提到的激光二极管驱动器的结构示意图；
[0018]图2为一种实施例的激光二极管驱动器的结构示意图；
[0019]图3a为一种实施例的输入级单元的结构示意图；
[0020]图3b为一种实施例的放大级单元的结构示意图；
[0021]图3c1为一种实施例的第一驱动级单元的结构示意图；
[0022]图3c2为另一种实施例的第一驱动级单元的结构示意图；
[0023]图3c3为又一种实施例的第一驱动级单元的结构示意图；
[0024]图3c4为另一种实施例的第一驱动级单元的结构示意图；
[0025]图4a为一种实施例的激光二极管驱动器的结构示意图；
[0026]图4b为另一种实施例的激光二极管驱动器的结构示意图；
[0027]图5a为一种实施例的第一电平转换电路的结构示意图；
[0028]图5b为另一种实施例的第一电平转换电路的结构示意图；
[0029]图5c为又一种实施例的第一电平转换电路的结构示意图；
[0030]图6为一种实施例的电流电压适配器的结构示意图；
[0031]图7a为一种实施例的电流电压适配器的具体电路图；
[0032]图7b和图7c分别为吸取电流和提供电流的原理示意图；
[0033]图8a为一种实施例的输出级的结构示意图；
[0034]图8b为另一种实施例的输出级的结构示意图。
具体实施方式
[0035]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
[0036]另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光二极管驱动器,其特征在于包括：信号输入端子，其被配置为与前级输出电路连接，至少输入由前级输出电路输出的电信号；输入信号处理电路，其被配置为对信号输入端子输入的电信号进行处理，所述输入信号处理电路包括放大级单元，所述放大级单元被配置为对电信号进行放大处理，并输出放大后的电信号，所述放大级单元连接在供电电源提供的第一电压(VDD)和第二电压(VDDH)之间，从而形成为放大级单元提供第一工作电流(IA1)的电流通路，所述第二电压(VDDH)小于第一电压(VDD)且大于地电位，所述第一工作电流(IA1)构成上层电流的部分；第一驱动级单元，其被配置为输入放大后的电信号，并将放大后的电信号转换为对应的驱动激光二极管的电流，所述第一驱动级单元连接在供电电源提供的第一电压(VDD)和第二电压(VDDH)之间，从而形成为第一驱动级单元提供第二工作电流(IA2)的电流通路，所述第二工作电流(IA2)构成上层电流的部分；电流电压适配器，其被配置为连接在供电电源和地之间，将所述供电电源输出的第一电压(VDD)转换为第二电压(VDDH)，并通过第二电压输出线输出第二电压(VDDH)，所述电流电压适配器还被配置为根据第二电压输出线上的电压或电流吸收第二电压输出线上的电流和/或向第二电压输出线提供电流，所述电流电压适配器还通过第二电压输出线连接信号输入端子，将第二电压(VDDH)输出至信号输入端子，为前级输出电路提供第二电压(VDDH)和前级驱动电流(I0)，所述前级驱动电流(I0)构成下层电流的至少部分,从而使得前级驱动电流(I0)至少部分是上层电流至少部分的接续。2.如权利要求1所述的激光二极管驱动器，其特征在于，所述电流电压适配器包括级联的误差放大器和输出级，所述输出级被配置为输出第二电压(VDDH)，并根据第二电压输出线上的电压或电流波动提供驱动电流和/或吸取电流，所述输出级的输出端连接第二电压输出线，并连接误差放大器的第一输入端，用于将第二电压输出线上的实时电压反馈至误差放大器的第一输入端，所述误差放大器的第二输入端接参考电压(VREF)，所述误差放大器被配置为将第二电压(VDDH)和参考电压(VREF)进行差分放大后输出至输出级。3.如权利要求2所述的激光二极管驱动器，其特征在于，所述输出级被配置为根据第二电压输出线上的电压或电流波动提供驱动电流和吸取电流，所述输出级包括连接在供电电源和地之间的推挽电路，所述推挽电路包括串联在供电电源和地之间的第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和第二晶体管被配置为基于误差放大器输出信号的控制使其中一个导通或关闭，同时另一个关闭或导通，所述第一晶体管和第二晶体管的串联节点连接到第二电压输出线。4.如权利要求3所述的激光二极管驱动器，其特征在于，所述输出级还包括连接在供电电源和地之间的信号传递电路，所述信号传递电路的输入端连接误差放大器的输出端，所述信号传递电路的输出端分别连接到第一晶体管和第二晶体管的栅极，所述信号传递电路的输出端电压和其输入端电压正相关。5.如权利要求4所述的激光二极管驱动器，其特征在于，所述信号传递电路包括连接在供电电源和地之间的第一源跟随器和第二源跟随器，所述第一源跟随器和第二源跟随器的栅极连接误差放大器的输出端，第一源跟随器和第二源跟随器的源极分别连接第一晶体管和第二晶体管的栅极，第一源跟随器和第二源跟随器的漏极连接到第二电压输出线。
6.如权利要求5所述的激光二极管驱动器，其特征在于，所述第一晶体管为P型晶体管，第二晶体管为N型晶体管,所述第一源跟随器为N型源跟随器，第二源跟随器为P型源跟随器。7.如权利要求2所述的激光二极管驱动器，其特征在于，所述输出级被配置为根据第二电压输出线上的电压或电流吸取电流，所述输出级包括电流输入晶体管和连接在供电电源和地之间的第三源跟随器，所述第三源跟随器的栅极连接误差放大器的输出端，其源极连接电流输入晶体管的栅极，所述电流输入晶体管为P型晶体管，其漏极接地，其源极连接到第二电压输出线。8.如权利要求2所述的激光二极管驱动器，其特征在于，所述输出级被配置为根据第二电压输出线上的电压或电流提供驱动电流，所述输出级包括电流输出晶体管和连...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢志坚，李旋，洪芃力，
申请(专利权)人：苏州瀚宸科技有限公司，
类型：发明
国别省市：