MAX3867激光二級管驅動電路及其應用

　　1.概述

　　MAX3867是單電源、高速激光二極

　　極管驅動電路，傳輸速率可達2.5Gbps，特別適用于SDH/SONET系統、雙工器、數字交換及2.5Gbps光傳輸系統。 MAX3867內部的自動功率控制(APC)閉環電路，用于補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、APC失效監測等，因此應用非常靈活方便。

　　2.主要性能指標

　　2.1極限參數

　　電源電壓：-0.5V～+7.0V。

　　偏置電流：-20mA～+150mA。

　　輸出電流：-20mA～+100mA。

　　連續功耗：1354mW(T A =+85℃)。

　　存貯溫度范圍：-65℃～+165℃。

　　工作結溫范圍：-55℃～+150℃。

　　引腳焊接溫度：+300℃(10秒)

　　2.2電氣性能參數

　　MAX3867的主要電氣性能參數如表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激光二極管驅動電路由高速調制驅動電路和自動功率控制(APC)電路兩大部分組成，如圖1所示。高速調制驅動電路由高速差分級和可預置調制電流源組成，采用直流耦合時，寄生電感會產生瞬間高電壓沖擊，因此MAX3867的調制輸出通過交流耦合至激光二極管LD的負極;同時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，以實現大擺幅輸出。在自動功率控制(APC)電路中，用監測光電管FD將激光二極管LD的光輸出轉換為相應的光電流，經APC環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設定，APC環路的時間常數則由外接電容C APC確定。

　　5.其他輔助功能

　　5.1 APC開環工作

　　此時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設定。

　　5.2數據輸入鎖定

　　為提高數據傳輸的可靠穩定性，數據輸入鎖定電路采用了不同形式的時鐘信號，由LATCH端電平來選擇，該端為高電平時，輸入數據與時鐘CLK+的上升沿同步;該端為低電平時，輸入數據直接送至輸出級。若不需鎖定功能，可將時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，偏置電流和調制電流均被關斷，激光二極管LD無輸出，使能端為高電平時，MAX3867正常驅動激光二極管LD。

　　5.4軟啟動

　　軟啟動電路的作用是設置激光二極管LD的導通延遲時間，避免激光二極管LD因受瞬間沖擊而損壞。延遲時間由外接電容C SLWSTRT確定。

　　5.5 APC失效監測

　　當APC環路失效時，失效檢測電路可輸出一個提示信號FALT。

　　5.6短路保護

　　當調制、偏置和內部控制電流源出現短路時，短路保護電路立刻關斷偏置和調制輸出電路，從而避免激光二極管LD因過流而燒毀。

　　6.應用設計

　　6.1設計依據

　　設計激光發射器時，光輸出均用平均功率來表示，其他相關量的關系式如下：

　　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

　　激光監測電流變化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為調制電流。I MD為監測光電管電流。

　　6.2參考預置

　　(1)調制電流I MOD、偏置電流I BIASMAX的預置

　　根據I MOD與R MODSET，I BIASMAX與R BIASMAX關系曲線(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恒定功率值預置

　　根據自動恒定功率(用監測光電管FD的監測光電流IMD來反映)與自動恒定功率設定電阻R APCSET的關系曲線(圖4)，按所需的恒定功率值，可查出R APCSET。

　　6.3注意事項

　　(1) R F，C F補償網絡

　　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補償網絡，R F、C F可通過實驗的方法來確定，即可用調R F、C F的方法使光輸出波形失真最小即可。

　　(2)長線傳輸衰減

　　長線傳輸NRZ數據時，低頻衰減比較嚴重，MAX3867采用了相應的補償措施，即外接三個無源元件：決定自動恒功率控制環路時間常數的電容C APE、交流耦合電容C D和上拉電感L P。

　　(3)輸入信號

　　MAX3867的數據和時鐘輸入與PECL是兼容的，若用非標準PECL輸入信號，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)功耗計算

　　MAX3867的結溫不允許超過+150℃，總功耗P可用下式計算：

　　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。

　　驗算結溫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(典型值為48℃/W)

　　T jMAX為MAX3867允許的最高結溫