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接口/总线/驱动:MAX3740/MAX3795激光驱动器平均功率监视器
来源:   时间: 2007-4-29 9:27:43    
MAX3740/MAX3795激光驱动器平均功率监视器
MAXIM公司

MAX3740和MAX3795激光驱动器提供激光二极管平均光功率监视输出电压,监视输出来自激光组件的监视二极管电流。数据通信设备的激光驱动器通常需要监视平均光功率。MAX3740和MAX3795在这方面的工作特性与其他激光驱动器采用的方法不同,在进行SFF 8472数字诊断时,这可能会引起混淆。

激光组件的监视二极管电流与激光器的平均光输出功率近似成正比。激光驱动器一般利用监视二极管调整激光二极管的平均发射功率,参见图1、图2。驱动器的这种功能称为自动功率控制(APC)。

平均光功率监视

SFP模块采用的激光驱动器通过器件的一个输出引脚(见图1)提供电流输出,该输出是监视二极管的镜像电流。通过在引脚上放置一个电阻,控制器(如DS1856)可以检测到与监视二极管电流成正比的电压,该电流与平均功率成正比。控制器内部提供适当的比例缩放和偏移,以达到SFF 8472的要求。

MAX3740和MAX3795利用电压输出PWRMON引脚(见图2)指示平均功率,而不是采用电流镜输出。这些器件的不同之处在于无论监视二极管电流多大,只要激光驱动器的自动功率控制环路正常工作,PWRMON电压将一直保持在0.4V。那么,控制器如何利用监视器输出来监视平均光功率呢? 下面通过两个光模块解释这种特性。每个模块设置为 4dBm的平均功率。其中模块1对应100 A的监视二极管电流,模块2对应于200 A监视二极管电流(平均光功率相同,而监视二极管电流却不同,这种情况比较普遍,这是由于激光器和监视二极管之间各部分耦合不同造成的)。
对于这两个模块,PWRMON的指示电压为0.4V,因为APC环路将输出调整为该电压。这两个模块的唯一不同是其设置电阻。模块1的设置电阻约为2K (0.2V / RPWRSET),而模块2的设置电阻大约是1K (0.2V / RPWRSET)。如果由于某些原因,模块供应商需要知道并存储实际的监视二极管电流,只要简单地知道设置电阻,按照公式计算即可。但是,符合SFF 8472要求的内部校准I2C总线上指示的数值是光功率输出,而不是MD电流。

如果各部分工作正常,没有发生故障,PWRMON电压将保持在0.4V。由于不管监视二极管电流设置点如何,电压总是保持在0.4V,并且偏移量相同,只要每个模块校准在相同的平均功率上,定标可以适用于每个模块,从而简化了内部校准过程。

如果APC超出了调整范围,电压将随着MD电流变化而改变。这是因为除设置电阻以外,MD电流的所有通道为高阻抗。因此,如果功率加倍,那么电流也加倍,由于R固定不变,电压也随之加倍。

器件故障门限设置为0.8V,如果MD电流达到了最初设置点的两倍,将发出故障告警。如果处于中间点,将不会产生故障告警,当PWRMON对应于MD电流增加相同的电压时,可以计算出功率值。

因此,上述两个模块在功率均为 4dBm时,模块1监视二极管电流为100 A,PWRMON输出指示为0.4V。如果由于故障或其他原因,环路超出了调整范围,功率将增至 1dBm,相对于200 A的监视二极管电流,PWRMON电压将达到0.8V。对于150 A,电压将达到0.6V。

模块2的平均功率为 4dBm时,PWRMON电压为0.4V,监视二极管电流将达到200 A。同样,如果环路超出调整范围,功率增至 1dBm,PWRMON电压为0.8V,监视二极管电流将达到400 A(比例相同,监视二极管电流加倍,电压也随之加倍)。


优点


与传统方法相比,监视平均功率的方法还具有其他优点。在激光驱动器中,MD电流镜在固定电阻上产生一个电压,对于不同模块,由于每部分监视二极管电流不相同,其故障门限可能会过高或过低。

回到最初的例子,采用传统的电流监视方法监视MAX3735A(见图1)等器件的平均功率,我们将模块1和模块2设置为平均功率 4dBm时,MD电流分别为100 A和200 A。这种情况下的故障门限由驱动器设置为大约1.3V的固定值。

该例中,两种情况的监视电阻均设置为3.25K 。因此,对于相同的平均光功率,模块1将指示100 A 3.25K =0.325V,模块2将指示200 A 3.25k =0.65V。

如果MD电流加倍(大约是平均功率的一倍),那么模块1的平均功率将为 1dBm,电压达到200 A 3.25K =0.65V,模块2的平均功率为: 1dBm,电压为:400 A x 3.25K = 1.3V。注意,在本例中,尽管两个模块的功率都加倍了,只有模块2产生故障报警。很多情况下,对于给定的平均功率,由于激光器各部件的MD电流相差不大,因此,传统方案能够较好的工作。但是,从上述分析可以看出,如果出现了较大的变化,将无法设置合适的故障门限,除非在监视器中采用可调电阻,并针对每个模块进行校准。MAX3740和MAX3795不会出现这一问题,简化了校准过程。

MAX3740和MAX3795能够提供一种简单有效的方法,监视SFF 8472诊断模块中激光二极管的输出功率,即使监视二极管组件变化较大,该方法也能提供稳定的故障电平指示。


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