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SLM883X

   发力新基建—TEC助力更精准控温

 

在光纤通信系统中,二极管激光器主要用作发射机中的信号源,以及掺铒光纤放大器(EDFA)和半导体光放大器的泵激光器中,在这些应用里,激光器的特性,(含波长,效率等)必须保持稳定以确保电信系统的整体性能良好,然而这些特性取决于激光器的温度。

​  那么如何成功实现±0.001℃的温度控制,同时还能更好的保护芯片和确保TEC安全可靠的工作呢?来让数明解惑你的十万个为什么!

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   发力新基建—TEC助力更精准控温

 

在光纤通信系统中,二极管激光器主要用作发射机中的信号源,以及掺铒光纤放大器(EDFA)和半导体光放大器的泵激光器中,在这些应用里,激光器的特性,(含波长,效率等)必须保持稳定以确保电信系统的整体性能良好,然而这些特性取决于激光器的温度。

​  那么如何成功实现±0.001℃的温度控制,同时还能更好的保护芯片和确保TEC安全可靠的工作呢?来让数明解惑你的十万个为什么!

 

“神马”是光放大器?

 

顾名思义,光放大器——就是放大光信号。

光放大器的成功开发与产业化是光纤通信技术中的一个非常重要的成果,它大大地促进了光复用技术、光孤子通信以及全光网络的发展

EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)掺铒光纤放大器——光放大神器

EDFA被称为掺铒光纤放大器,是一种特殊的光纤,在纤芯中注入饵离子(Er3)+的光信号放大器,使得在泵浦光源作用下,可直接对某一波长的光信号进行放大。

图1. EDFA结构示意框图

 

EDFA放大原理





通过了解,我们知道,掺铒光纤放大器是通过1550nm波长的信号光在光纤里输入铒离子产生的;铒离子经过激活,因此可以在光传输损耗较低的1550nm工作窗口中放大光信号。980nm或者1480nm光学泵浦激光器能向掺铒光纤注入高强度能量,从而激活铒离子,把传输中的光信号加以放大。

 

图2. EDFA原理示意图

 

 

 

泵浦光源和TEC控制系统

泵浦光源(pump-LD)是EDFA产品中的一个核心器件,因此它的输出功率要求需要足够高,输出的波长才能足够足够稳定,它的内部集成了半导体激光二极管(Laser Diode)、TEC、背光探测器和热敏电阻。

 

同时,为了控制温度和确保稳定性,泵浦光源的内部集成TEC和热敏电阻,配合外部的TEC控制器,便可保证LD工作环境温度在可控制范围内,因此确保LD的波长足够稳定。

 

EDFA产品由于发射功率较大,需要更大的制冷制热功率,SLM8835能提供高达3A的制冷制热电流,可完全满足设计需求。

 

SLM883X 如何实现高精度高效率的温度控制

 

数明最新自主研发的SLM883X系列TEC控制芯片是由SLM8833,SLM8834和SLM8835组成,其中SLM8835的最大输出电流为3A,该系列产品集成了两个零漂移,轨对轨的运算放大器;此产品独特的采用单电感功率级架构,实现了更紧凑,更高效的转换效率,以及更低的噪声和更少的外围器件。

 

另外,在功率控制方面,集成了超低阻抗的MOSFET,可将损耗降得更低,因此寿命更长久!同时还集成了TEC最大制冷、最大制热电压电流的限定功能,使得TEC电压电流的监测等功能发挥出它该有的本色!

  下图显示的是由SLM8835构成的TEC系统的框图;系统由TEC和温度传感器,两个运放构成的温度信号调理,PID补偿回路和单电感的功率级所组成。

 

由SLM8835构成的TEC系统框图

 

SLM8834的测试波形

图1系统启动到制热模式时,TEC+和TEC-的电压波形以及流过TEC电流的波形,为了减少启动时产生过冲电流对TEC的损伤,系统会进入软起动,根据PID的输出电压建立TEC两端的电压。

图2和图3分别是为制冷-制热动态切换波形和制冷制热切换时TEC电流过零时的波形,通过这些测试证明,系统现已具有足够良好的动态特性,以及超强的稳定性。

 

图4. 软起动到制热模式的波形

图5. 制冷-制热动态切换波形

 

图6制冷制热切换时TEC

电流过零时的波形

 

 

 

 SLM883X性能优势总结

在做SLM883X系列产品设计时,我们将该产品集成了超低阻抗的MOSFET和一个10mA的2.5V固定输出的低噪声LDO,并集成SYNC功能。

该芯片内部集成两个轨对轨的高精度运放,成功实现最高可达±0.001℃的温度控制,更好的保护芯片和确保TEC安全可靠的工作。

 

 

SLM883X优势性能

 

· 精准温度控制

· 低噪声

· 更少的外围器件

· 更紧凑,更高效的转换效率