MAX3867激光二级管驱动电路及其应用

　　1.概述

　　MAX3867是单电源、高速激光二极

　　极管驱动电路，传输速率可达2.5Gbps，特别适用于SDH/SONET系统、双工器、数字交换及2.5Gbps光传输系统。 MAX3867内部的自动功率控制(APC)闭环电路，用于补偿温度变化及芯片老化引起的光输出功率的变化，维持激光二极管输出功率恒定;另外，还有其它辅助功能，如：使能控制、软启动、APC失效监测等，因此应用非常灵活方便。

　　2.主要性能指标

　　2.1极限参数

　　电源电压：-0.5V～+7.0V。

　　偏置电流：-20mA～+150mA。

　　输出电流：-20mA～+100mA。

　　连续功耗：1354mW(T A =+85℃)。

　　存贮温度范围：-65℃～+165℃。

　　工作结温范围：-55℃～+150℃。

　　引脚焊接温度：+300℃(10秒)

　　2.2电气性能参数

　　MAX3867的主要电气性能参数如表1所列。

　　3.封装形式及引脚功能

　　MAX3867采用48脚方形贴片式(TQFP)塑料封装，其引脚功能如表2所列。

　　4.基本工作原理

　　MAX3867激光二极管驱动电路由高速调制驱动电路和自动功率控制(APC)电路两大部分组成，如图1所示。高速调制驱动电路由高速差分级和可预置调制电流源组成，采用直流耦合时，寄生电感会产生瞬间高电压冲击，因此MAX3867的调制输出通过交流耦合至激光二极管LD的负极;同时外接上拉电感保证激光二极管LD的直流偏置，这样把激光二极管正向压降与输出电路有效地隔离，以实现大摆幅输出。在自动功率控制(APC)电路中，用监测光电管FD将激光二极管LD的光输出转换为相应的光电流，经APC环路反馈控制激光二极管LD的偏置电流，从而维持光输出功率恒定。恒定功率值由外接电阻R APCSET设定，APC环路的时间常数则由外接电容C APC确定。

　　5.其他辅助功能

　　5.1 APC开环工作

　　此时APC不起作用，激光二极管LD的工作电流由外接电阻R MODSET和R BIASMAX设定。

　　5.2数据输入锁定

　　为提高数据传输的可靠稳定性，数据输入锁定电路采用了不同形式的时钟信号，由LATCH端电平来选择，该端为高电平时，输入数据与时钟CLK+的上升沿同步;该端为低电平时，输入数据直接送至输出级。若不需锁定功能，可将时CLK+接到电源端，CLK-悬空即可。

　　5.3使能控制

　　使能控制(ENABLE)端为低电平时，偏置电流和调制电流均被关断，激光二极管LD无输出，使能端为高电平时，MAX3867正常驱动激光二极管LD。

　　5.4软启动

　　软启动电路的作用是设置激光二极管LD的导通延迟时间，避免激光二极管LD因受瞬间冲击而损坏。延迟时间由外接电容C SLWSTRT确定。

　　5.5 APC失效监测

　　当APC环路失效时，失效检测电路可输出一个提示信号FALT。

　　5.6短路保护

　　当调制、偏置和内部控制电流源出现短路时，短路保护电路立刻关断偏置和调制输出电路，从而避免激光二极管LD因过流而烧毁。

　　6.应用设计

　　6.1设计依据

　　设计激光发射器时，光输出均用平均功率来表示，其他相关量的关系式如下：

　　平均功率 P AVE =(P 0+P 1 )/2

　　熄灭率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

　　激光监测电流变化ρ MON =I MD /P AVE

　　式中，P 1、P 0分别为光输出功率的峰值和谷值，I MOD为调制电流。I MD为监测光电管电流。

　　6.2参考预置

　　(1)调制电流I MOD、偏置电流I BIASMAX的预置

　　根据I MOD与R MODSET，I BIASMAX与R BIASMAX关系曲线(分别如图2、图3所示)，按所需的I MOD，I BIASMAX值查出R MODSET，R BIASMAX即可。

　　(2) APC恒定功率值预置

　　根据自动恒定功率(用监测光电管FD的监测光电流IMD来反映)与自动恒定功率设定电阻R APCSET的关系曲线(图4)，按所需的恒定功率值，可查出R APCSET。

　　6.3注意事项

　　(1) R F，C F补偿网络

　　为减少分布电感引起的光输出波形失真，建议采用图1中的R F、C F补偿网络，R F、C F可通过实验的方法来确定，即可用调R F、C F的方法使光输出波形失真最小即可。

　　(2)长线传输衰减

　　长线传输NRZ数据时，低频衰减比较严重，MAX3867采用了相应的补偿措施，即外接三个无源元件：决定自动恒功率控制环路时间常数的电容C APE、交流耦合电容C D和上拉电感L P。

　　(3)输入信号

　　MAX3867的数据和时钟输入与PECL是兼容的，若用非标准PECL输入信号，只要其共模电压和差分电压的摆幅满足MAX3867的要求，亦可正常工作。

　　(4)功耗计算

　　MAX3867的结温不允许超过+150℃，总功耗P可用下式计算：

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

　　式中，R L为激光二极管LD的正向电阻，V f为激光二极管LD的正向压降，其他符合定义同前。

　　验算结温T j符合下式要求即可：

　　T j =P·θ r≤T jMAX

　　式中：θ r为热阻系数(典型值为48℃/W)

　　T jMAX为MAX3867允许的最高结温