MAX3667：利用MAX3667采用+3.3V单电源驱动半导体激光管

随着光纤通信系统不断进入家庭，设备制造商比以往任何时候都更加需要降低功耗。将电源要求降低到+3.3V单电源是显著改善任何系统整体功耗的明显方法。但是，要找到一款在+3.3V单电压环境下正常工作，同时仍能满足SDH/SONET电信特有的严格抖动和光传输要求的光纤发送器是一项艰巨的挑战。高电流要求、快速开关能力和半导体激光管引线电感都不利于实现+3.3V目标。Maxim的新型MAX3667激光驱动器是Maxim完整的+3.3V、622Mbps光纤通信解决方案的一部分，克服了这些挑战，提供了独特的解决方案。

介绍

随着光纤通信系统不断进入家庭，设备制造商比以往任何时候都更加需要降低功耗。将功率μ电源要求降至+3.3V单电源是显著改善任何系统整体功耗的明显方法。但是，要找到一款在+3.3V单电压环境下正常工作，同时仍能满足SDH/SONET电信行业典型的严格抖动和光传输要求的激光发射器，是一项艰巨的挑战。

高电流要求、快速开关能力和激光引线电感都不利于实现+3.3V目标。Maxim的新型MAX3667激光驱动器是Maxim完整的+3.3V、622Mbps光纤通信方案（图1）的一部分，克服了这些挑战，提供了独特的解决方案。

图1.Maxim的+3.3V，622Mbps芯片组。

电信工作温度范围为 -40°C 至 +85°C。 在此范围内，半导体激光管所需的阈值电流将有很大差异。激光器的阈值电平在 -40°C 和 +40°C 之间移动超过 85mA 的情况并不少见（图 2）。

图2.半导体激光管阈值与温度的关系。

典型的长波长、法布里-珀罗式半导体激光管需要大约 1.2V 的正向偏置电压。这种正向偏置要求是与半导体激光管相关的能量间隙的函数，可以大于1.6V。正向压降加上+3.3V±5%电源，意味着激光驱动器输出级仅剩1.5V。在这种严格的约束下，激光驱动器必须同时提供偏置电流（I偏见） 将半导体激光管设置为高于阈值和调制电流 （I勇气） 来传输数据。偏置电流要求通常高达60mA，根据距离要求，调制电流可能超过60mA。同时，输出信号必须足够快，以满足严格的抖动产生要求以及SDH/SONET的传输眼图。

图3显示了半导体激光管和与封装相关的电感。在这种配置中，总电流为I偏见+ 我勇气必须同时流过半导体激光管和电感。

图3.直流耦合激光器。

激光驱动器输出端的总压降为1.6V + LΔi/Δt。对于622Mbps应用，光边沿速度通常小于600ps（电气），导致电感两端的额外电压瞬变高达：

这导致激光驱动器的输出电压要求为+3.1V - 1.6V - 0.5V = 1.0V。

传统的偏置电流输出级是一个简单的电流源，能够在如此严格的工作电压下工作。另一方面，调制电流输出级通常为开关差分对，需要2V以上是（基极发射极电压）的裕量，使其无法在如此低的输出电压要求下工作。MAX3667采用高速电流源架构，能够在更小的裕量内工作（图4）。

图4.不同的激光驱动器输出级。

通过将输出级与与半导体激光管相关的直流压降隔离，I勇气输出可以在更接近电源电压的位置工作，从而进一步放宽裕量限制（图 5）。

图5.交流耦合调制电流。

Maxim的MAX3667激光驱动器允许对I勇气通过提供用于自偏置的集成上拉电阻和足够的电流驱动能力来克服这种技术的额外负载，从而输出。MAX3667输出端的总调制电流实际上超过100mAp-p。31Ω 的内部上拉电阻，以及高速连接半导体激光管时预期的阻尼和匹配电阻，可降低半导体激光管上可用的总调制电流。对于典型电阻值，该电流被分压至约60mAp-p。

交流耦合调制电流需要权衡取舍。通过在信号路径中引入电容器，系统增加了一个低频截止。SDH/SONET 信号由非归零数据流组成。对这些系统的典型期望是它们将保持 10-10误码率，最多 72 个连续 1 或 0。这种低频要求，加上与隔直电容相关的时间常数，会极大地影响半导体激光管输出端的模式相关抖动（PDJ）。重要的是，此时间常数会导致与长连续位流相关的最小输出下降。显然，这个问题可以通过使用大电容作为耦合电容轻松解决，但这与减小光发射器尺寸的典型设计目标背道而驰。通过使用不大于1μF的AC耦合电容，MAX3667对于大于100位的连续位流可实现低输出下降和低PDJ。

MAX3667可以采用+3.3V单电源供电。除了提供足够的驱动能力外，它还包含一个完全集成的APC环路，用于在整个温度范围内保持偏置电流。MAX3667可轻松满足ITU和Bellcore622Mbps发送器的抖动产生规范，而不会增加成本或布局复杂性。

审核编辑：郭婷