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技术解读 | 铭普光模块电源电路设计原理解析

发布时间:2024-05-12

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mentech铭普在光模块电源电路设计领域拥有深厚的技术积累,凭借创新理念和高效性能赢得了市场广泛认可。

随着电子技术的飞速发展,电源电路作为光模块中不可或缺的一部分,其设计的重要性日益凸显。铭普不仅优化了电路结构,降低了功耗,提高了转换效率,还为用户提供了多种灵活、稳定的电源解决方案为客户提供更卓越的产品与服务。

0MOS管和三极管总结介绍

在光模块电子电路中,MOS管和三极管是构成集成电路的核心基础元件,掌握两者差异是电源电路设计应用的基础技能。三极管以其速响应和强大驱动能力主要在模拟射频集成中发挥作用,而MOS管则以其低功耗和高集成度应用于数字逻辑集成

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0线性稳压电路(LDO)

线性稳压电路(LDO)在光模块中虽因功率损耗较大而较少使用,但其在测试板等电源系统中得到了广泛应用。

  • LDO芯片工作原理

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  •   简易三极管放大驱动电路应用

条件:常温25℃,电源电压3.3V,负载电阻6.5Ω

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结论:

1. 第1行,Uc>Ub,集电极正偏,三极管工作在饱和状态,Uce压降最小,电源转换效率最高。

2. 第2~7行, Uc<Ub,集电极反偏,三极管工作在放大区。随着驱动电流增大,电源转换效率逐渐增加。

0升压电路(BOOST)


升压电路(BOOST)广泛应用于光模块内部需要提高输出电压的场合,如APD探测器的偏置电压。研究不同供电电压和输出负载对转换效率的影响。

  • 升压(BOOST)芯片工作原理

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注:在芯片升压范围内,S闭合时间越长(占空比越大),电感储能越多,输出电压越高。

  • 升压电路效率

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注:转换效率低,表示自身功耗损耗大,发热也就越大。

  • 原理框图说明

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注:采用MOS管代替二极管的优势是Rds损耗比二极管压降小。

0降压电路


降压电路(Buck)广泛应用于光模块内部高速信号功能模块供电,能有效提高信号带宽和降低功耗,如CDR、DSP供电等。研究不同供电电压和输出负载对转换效率的影响。

  • 降压(BUCK)电路原理

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注:在芯片降压范围内, S闭合时间越长(占空比越大),输出电压下降得越少,即电压越高

  • 某厂商降压芯片输出1.8V转换效率情况

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注:Boost是升得越高,转换效率越低;Buck是降得越低,转换效率越低。

  • 降压(BUCK)电路原理框图

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注: 相比三极管,MOS开关管的优点:Uds压降小,自身功耗小,容易集成。因为NMOS和PMOS控制逻辑相反,所以运放反馈输入有反相或同相设计,但最终构成的还是电压串联负反馈原理。

0电荷泵负压电路


电荷泵负压电路的优点主要包括:体积小、无需外部电感和二极管,仅需要几个电容即可实现功能,这使得其在占用空间和成本方面具有明显优势。

此外,电荷泵作为一种无感式DC-DC转换器,其高效率、低静态电流、低噪声以及低电磁干扰等特性。 

然而,电荷泵负压电路也存在一些缺点。首先是输出电流有限,这限制了其在需要大电流输出的应用中的使用。其次,由于电荷泵的工作原理,其噪声相对较大,这可能会影响到整个系统的性能。

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0光模块电源电路总结介绍


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铭普在电源电路设计领域积累了丰富的技术经验,为高速光模块产品可靠性打下坚实基础。未来,公司将继续致力于800G、1.6T高速光模块的研发和创新,为用户提供更加优质、高效的产品和服务。



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