具有過流保護功能的光模塊的制作方法

本發明涉及光通信技術領域，尤其涉及一種應用于光模塊的過流保護設計，具體涉及一種具有過流保護功能的光模塊。

背景技術：

近年來，光通信行業飛速發展。無源光網絡(pon)是目前光接入網中最廣泛的應用技術，它在解決寬帶接入問題上是一種經濟的、面向未來多業務的用戶接入技術。pon技術涉及到光電轉換和電光轉換。而這些功能都是由光模塊來實現的。光模塊的實際應用中避免不了接入強光的情形，需要光模塊自身具有強光保護功能。

目前大部分光模塊的光組件bosa的接收側使用的是雪崩光電二極管apd。雪崩光電二極管apd在工作時需要比較高的反向偏壓，因此光模塊中需要給該雪崩光電二極管apd附加額外的dc-dc升壓電路。當輸入的光功率不變時，雪崩光電二極管apd產生的光電流是隨著反向偏壓的增加而增加，隨著反向偏壓的減小而減小。dc-dc升壓電路提供給雪崩光電二極管apd的電壓是恒定不變的，當輸入光功率超過0～-4dbm，雪崩光電二極管apd會產生過大的光電流(＞0.5～1ma)，這種情形下apd損壞的概率極高。

技術實現要素：

本發明的目的是克服了上述現有技術的缺點，提供了一種能夠防止強光條件下光模塊的光組件bosa中的雪崩光電二極管apd損壞的具有過流保護功能的光模塊。

為了實現上述目的，本發明的具有過流保護功能的光模塊具有如下構成：

該具有過流保護功能的光模塊，包括雪崩光電二極管apd以及升壓電路，所述的雪崩光電二極管apd設置在光模塊中的光組件bosa中，且該雪崩光電二極管apd與所述的升壓電路相連接，所述的升壓電路給所述的雪崩光電二極管apd提供反向偏壓使所述的雪崩光電二極管apd處于工作狀態，其特征在于，所述的雪崩光電二極管apd以及升壓電路之間還設置有一過流保護電路，所述的過流保護電路作用于所述的升壓電路中的電源芯片的使能端，所述的過流保護電路在該光模塊接收的光功率滿足一預設范圍時使能所述的電源芯片，使所述的升壓電路給所述的雪崩光電二極管apd提供能供其工作的反向偏壓，并在該光模塊接收的光功率不滿足該預設范圍時關閉所述的電源芯片，使所述的升壓電路停止給所述的雪崩光電二極管apd提供能供其工作的反向偏壓，直至該光模塊接收的光功率再次滿足該預設范圍。

較佳地，所述的過流保護電路為所述的光模塊提供一閾值電流，所述的光模塊接收的光功率滿足該預設范圍時，流入所述的雪崩光電二極管apd的電流小于該閾值電流，由所述的過流保護電路使能所述的升壓電路中的電源芯片；所述的光模塊接收的光功率不滿足該預設范圍時，流入所述的雪崩光電二極管apd的電流大于該閾值電流，由所述的過流保護電路關閉所述的升壓電路中的電源芯片。

更佳地，所述的過流保護電路包括設置于所述的電源芯片使能端的上拉電阻r1，用以在光模塊接收的光功率滿足預設范圍時通過該上拉電阻r1獲取使能電平vcc使能該電源芯片，所述的過流保護電路還包括一第四電阻r4、pmos管和nmos管，其中所述的雪崩光電二極管apd通過該第四電阻r4連接至所述的升壓電路，所述的pmos管的柵極和源極連接在所述的第四電阻r4的兩端，所述的nmos管的柵極和源極連接在一第二分壓電阻r3的兩端，該第二分壓電阻r3一端接地，另一端通過一第一分壓電阻r2連接至所述的pmos管的漏極，該nmos管的漏極連接至所述的電源芯片的使能端。

尤佳地，上拉電阻r1的阻值滿足其產生的使能電平vcc能夠使能該電源芯片的要求，使所述的電源在流入所述的雪崩光電二極管apd的電流小于所述的閾值電流時能夠使能所述的電源芯片，且所述的pmos管的柵源導通電壓和nmos管的柵源導通電壓均與所述的預設范圍相匹配。

較佳地，所述的pmos管和nmos管為具有快速開啟關斷的特性的mos管，開關速度在數十納秒的量級。

較佳地，所述的升壓電路為一dc-dc升壓電路。

采用本發明的具有過流保護功能的光模塊，由于其中的過流保護電路到1個pmos管和1個nmos管以及數個電阻，因此設計十分簡潔，且成本很低，又由于pmos管和nmos管的快速開啟關斷的特性，在強光去除時，dc-dc升壓電路能夠自動回復正常的工作狀態，而不需要重啟光模塊，且該過流保護方法帶來的額外功耗很小。采用本發明中的技術方案，解決了光模塊在接收到強光的情況下，bosa的apd由于流入過大的光電流出現損害的問題。

附圖說明

圖1為本發明中的光模塊的功能框圖。

圖2為本發明中的過流保護電路連接在bosa與升壓電路之間的電路原理圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚地描述本發明的技術內容，下面結合具體實施例來進行進一步的描述。

請參閱圖1，一個具有過流保護功能的光模塊，包括雪崩光電二極管apd以及升壓電路，所述的雪崩光電二極管apd設置在光模塊中的光組件bosa中，且該雪崩光電二極管apd與所述的升壓電路相連接，所述的升壓電路給所述的雪崩光電二極管apd提供反向偏壓使所述的雪崩光電二極管apd處于工作狀態，其特征在于，所述的雪崩光電二極管apd以及升壓電路之間還設置有一過流保護電路，所述的過流保護電路作用于所述的升壓電路中的電源芯片的使能端，所述的過流保護電路在該光模塊接收的光功率滿足一預設范圍時使能所述的電源芯片，使所述的升壓電路給所述的雪崩光電二極管apd提供能供其工作的反向偏壓，并在該光模塊接收的光功率不滿足該預設范圍時關閉所述的電源芯片，使所述的升壓電路停止給所述的雪崩光電二極管apd提供能供其工作的反向偏壓，直至該光模塊接收的光功率再次滿足該預設范圍。

所述的過流保護電路為所述的光模塊提供一閾值電流，所述的光模塊接收的光功率滿足該預設范圍時，流入所述的雪崩光電二極管apd的電流小于該閾值電流，由所述的過流保護電路使能所述的升壓電路中的電源芯片；所述的光模塊接收的光功率不滿足該預設范圍時，流入所述的雪崩光電二極管apd的電流大于該閾值電流，由所述的過流保護電路關閉所述的升壓電路中的電源芯片。

在一種具體的實施方式中，所述的過流保護電路包括設置于所述的電源芯片使能端的上拉電阻r1，用以在光模塊接收的光功率滿足預設范圍時通過該上拉電阻r1獲取使能電平vcc使能該電源芯片，所述的過流保護電路還包括一第四電阻r4、pmos管和nmos管，其中所述的雪崩光電二極管apd通過該第四電阻r4連接至所述的升壓電路，所述的pmos管的柵極和源極連接在所述的第四電阻r4的兩端，所述的nmos管的柵極和源極連接在一第二分壓電阻r3的兩端，該第二分壓電阻r3一端接地，另一端通過一第一分壓電阻r2連接至所述的pmos管的漏極，該nmos管的漏極連接至所述的電源芯片的使能端。

上拉電阻r1的阻值滿足其產生的使能電平vcc能夠使能該電源芯片的要求，使所述的電源在流入所述的雪崩光電二極管apd的電流小于所述的閾值電流時能夠使能所述的電源芯片，且所述的pmos管的柵源導通電壓和nmos管的柵源導通電壓均與所述的預設范圍相匹配。

所述的pmos管和nmos管為具有快速開啟關斷的特性的mos管，開關速度在數十納秒的量級，以滿足光模塊輸入的光功率在預設范圍邊緣處時，所述的pmos管和nmos管的進行快速開啟關斷的需求。

在一種具體的實施例中，所述的升壓電路為一dc-dc升壓電路。

請參閱圖2，在一種具體實施例中，具有過流保護功能的光模塊除了圖1中所述的各個模塊之外，還包括pmos管、nmos管和電阻，本發明在升壓電路后端添加一過流保護電路，當流入雪崩光電二極管apd產生的光電流大于過流保護電路設定的閾值電流ith時，開啟mos管，關閉電源芯片，降低雪崩光電二極管apd的電壓，使雪崩光電二極管apd產生的光電流低于設定的閾值電流，從而實現了光模塊的過流保護功能。當強光消除時，該dc-dc升壓電路由于過流保護電路中采用的是具有快速開啟關斷功能的mos管，因此也能及時恢復雪崩光電二極管apd的正常工作。且由于對雪崩光電二極管apd的保護功能是通過關閉電源芯片實現的，因此帶來的額外功耗較小。

在該光模塊的輸入光功率處于正常范圍小于-4dbm的情況下，流入bosa的雪崩光電二極管apd電流i小于ith，其中ith＝vgs/r4，i通過第四電阻r4產生的電壓vgs小于柵源導通電壓vgsth，此時pmos管q2是關閉狀態，第二分壓電阻r3兩側的電壓為0，nmos管q1也為關閉的狀態，此時升壓電路的電源芯片的使能引腳通過上拉電阻r1上拉到vcc，電源芯片正常工作電源芯片的使能功能一般是高電平有效，針對低電平有效的情形，可以結合本發明的原理調整電路。此時雪崩光電二極管apd的電壓正常，整個電路處于正常工作狀態。

在輸入強光的情況下，流入光組件bosa的雪崩光電二極管apd電流i大于ith，其中ith＝vgs/r4，i通過第四電阻r4產生的電壓vgs大于柵源導通電壓vgsth，pmos管q2迅速開啟，第二分壓電阻r3兩側的電壓為vapd×r3/(r2+r3)，常用mos管的vgs最大工作電壓為±20v，vapd一般大于30v，因此需要使用r2和r3進行分壓，nmos管q1也迅速開啟，此時升壓電路的電源芯片的使能引腳通過q1下拉到地，電源芯片無使能電平被關閉。此時雪崩光電二極管apd的電壓下降，流入光組件bosa的雪崩光電二極管apd電流也迅速下降至設定的閾值電流。

在強光消除的情況下，流入光組件bosa的雪崩光電二極管apd電流i小于ith其中ith＝vgs/r4，i通過第四電阻產生的電壓vgs小于vgsth，pmos管q2重新關閉，第二分壓電阻r3兩側的電壓為0，nmos管q1也關閉，此時升壓電路中的電源芯片的使能引腳通過上拉電阻r1上拉到vcc，電源芯片恢復正常工作。此時雪崩光電二極管apd的電壓恢復正常，整個電路重新處于正常工作狀態。

采用本發明的具有過流保護功能的光模塊，由于在過流保護電路只用到1個pmos管和1個nmos管以及數個電阻，因此設計十分簡潔，且成本很低，又由于pmos管和nmos管的快速開啟關斷的特性，在強光去除時，dc-dc升壓電路能夠自動回復正常的工作狀態，而不需要重啟光模塊，且該過流保護方法帶來的額外功耗很小。采用本發明中的技術方案，解決了光模塊在接收到強光的情況下，光組件bosa的雪崩光電二極管apd由于流入過大的光電流出現損害的問題。

在此說明書中，本發明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以做出各種修改和變換而不背離本發明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。