MAX3867激光二級(jí)管驅(qū)動(dòng)電路及其應(yīng)用

　　1.概述

　　MAX3867是單電源、高速激光二極

　　極管驅(qū)動(dòng)電路，傳輸速率可達(dá)2.5Gbps，特別適用于SDH/SONET系統(tǒng)、雙工器、數(shù)字交換及2.5Gbps光傳輸系統(tǒng)。 MAX3867內(nèi)部的自動(dòng)功率控制(APC)閉環(huán)電路，用于補(bǔ)償溫度變化及芯片老化引起的光輸出功率的變化，維持激光二極管輸出功率恒定;另外，還有其它輔助功能，如：使能控制、軟啟動(dòng)、APC失效監(jiān)測(cè)等，因此應(yīng)用非常靈活方便。

　　2.主要性能指標(biāo)

　　2.1極限參數(shù)

　　電源電壓：-0.5V～+7.0V。

　　偏置電流：-20mA～+150mA。

　　輸出電流：-20mA～+100mA。

　　連續(xù)功耗：1354mW(T A =+85℃)。

　　存貯溫度范圍：-65℃～+165℃。

　　工作結(jié)溫范圍：-55℃～+150℃。

　　引腳焊接溫度：+300℃(10秒)

　　2.2電氣性能參數(shù)

　　MAX3867的主要電氣性能參數(shù)如表1所列。

　　3.封裝形式及引腳功能

　　MAX3867采用48腳方形貼片式(TQFP)塑料封裝，其引腳功能如表2所列。

　　4.基本工作原理

　　MAX3867激光二極管驅(qū)動(dòng)電路由高速調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路和自動(dòng)功率控制(APC)電路兩大部分組成，如圖1所示。高速調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路由高速差分級(jí)和可預(yù)置調(diào)制電流源組成，采用直流耦合時(shí)，寄生電感會(huì)產(chǎn)生瞬間高電壓沖擊，因此MAX3867的調(diào)制輸出通過(guò)交流耦合至激光二極管LD的負(fù)極;同時(shí)外接上拉電感保證激光二極管LD的直流偏置，這樣把激光二極管正向壓降與輸出電路有效地隔離，以實(shí)現(xiàn)大擺幅輸出。在自動(dòng)功率控制(APC)電路中，用監(jiān)測(cè)光電管FD將激光二極管LD的光輸出轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光電流，經(jīng)APC環(huán)路反饋控制激光二極管LD的偏置電流，從而維持光輸出功率恒定。恒定功率值由外接電阻R APCSET設(shè)定，APC環(huán)路的時(shí)間常數(shù)則由外接電容C APC確定。

　　5.其他輔助功能

　　5.1 APC開(kāi)環(huán)工作

　　此時(shí)APC不起作用，激光二極管LD的工作電流由外接電阻R MODSET和R BIASMAX設(shè)定。

　　5.2數(shù)據(jù)輸入鎖定

　　為提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽糠€(wěn)定性，數(shù)據(jù)輸入鎖定電路采用了不同形式的時(shí)鐘信號(hào)，由LATCH端電平來(lái)選擇，該端為高電平時(shí)，輸入數(shù)據(jù)與時(shí)鐘CLK+的上升沿同步;該端為低電平時(shí)，輸入數(shù)據(jù)直接送至輸出級(jí)。若不需鎖定功能，可將時(shí)CLK+接到電源端，CLK-懸空即可。

　　5.3使能控制

　　使能控制(ENABLE)端為低電平時(shí)，偏置電流和調(diào)制電流均被關(guān)斷，激光二極管LD無(wú)輸出，使能端為高電平時(shí)，MAX3867正常驅(qū)動(dòng)激光二極管LD。

　　5.4軟啟動(dòng)

　　軟啟動(dòng)電路的作用是設(shè)置激光二極管LD的導(dǎo)通延遲時(shí)間，避免激光二極管LD因受瞬間沖擊而損壞。延遲時(shí)間由外接電容C SLWSTRT確定。

　　5.5 APC失效監(jiān)測(cè)

　　當(dāng)APC環(huán)路失效時(shí)，失效檢測(cè)電路可輸出一個(gè)提示信號(hào)FALT。

　　5.6短路保護(hù)

　　當(dāng)調(diào)制、偏置和內(nèi)部控制電流源出現(xiàn)短路時(shí)，短路保護(hù)電路立刻關(guān)斷偏置和調(diào)制輸出電路，從而避免激光二極管LD因過(guò)流而燒毀。

　　6.應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　6.1設(shè)計(jì)依據(jù)

　　設(shè)計(jì)激光發(fā)射器時(shí)，光輸出均用平均功率來(lái)表示，其他相關(guān)量的關(guān)系式如下：

　　平均功率 P AVE =(P 0+P 1 )/2

　　熄滅率r e =P 1 /P 0

　　光功率幅值P P-P =2P AVE (r e-1)/(r E+1)

　　激光效率η=P P-P /I MOD

　　激光監(jiān)測(cè)電流變化ρ MON =I MD /P AVE

　　式中，P 1、P 0分別為光輸出功率的峰值和谷值，I MOD為調(diào)制電流。I MD為監(jiān)測(cè)光電管電流。

　　6.2參考預(yù)置

　　(1)調(diào)制電流I MOD、偏置電流I BIASMAX的預(yù)置

　　根據(jù)I MOD與R MODSET，I BIASMAX與R BIASMAX關(guān)系曲線(分別如圖2、圖3所示)，按所需的I MOD，I BIASMAX值查出R MODSET，R BIASMAX即可。

　　(2) APC恒定功率值預(yù)置

　　根據(jù)自動(dòng)恒定功率(用監(jiān)測(cè)光電管FD的監(jiān)測(cè)光電流IMD來(lái)反映)與自動(dòng)恒定功率設(shè)定電阻R APCSET的關(guān)系曲線(圖4)，按所需的恒定功率值，可查出R APCSET。

　　6.3注意事項(xiàng)

　　(1) R F，C F補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)

　　為減少分布電感引起的光輸出波形失真，建議采用圖1中的R F、C F補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，R F、C F可通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)確定，即可用調(diào)R F、C F的方法使光輸出波形失真最小即可。

　　(2)長(zhǎng)線傳輸衰減

　　長(zhǎng)線傳輸NRZ數(shù)據(jù)時(shí)，低頻衰減比較嚴(yán)重，MAX3867采用了相應(yīng)的補(bǔ)償措施，即外接三個(gè)無(wú)源元件：決定自動(dòng)恒功率控制環(huán)路時(shí)間常數(shù)的電容C APE、交流耦合電容C D和上拉電感L P。

　　(3)輸入信號(hào)

　　MAX3867的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘輸入與PECL是兼容的，若用非標(biāo)準(zhǔn)PECL輸入信號(hào)，只要其共模電壓和差分電壓的擺幅滿足MAX3867的要求，亦可正常工作。

　　(4)功耗計(jì)算

　　MAX3867的結(jié)溫不允許超過(guò)+150℃，總功耗P可用下式計(jì)算：

　　P=V CC I CC+(V CC-V f )I BIAS+I MOD (V CC-R L I MOD /2)

　　式中，R L為激光二極管LD的正向電阻，V f為激光二極管LD的正向壓降，其他符合定義同前。

　　驗(yàn)算結(jié)溫T j符合下式要求即可：

　　T j =P·θ r≤T jMAX

　　式中：θ r為熱阻系數(shù)(典型值為48℃/W)

　　T jMAX為MAX3867允許的最高結(jié)溫