CN106449670B - 光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光模块，包括：光电转换单元、处理单元、第一电阻、二极管、电容、第二电阻和场效应管；其中，第一电阻的第一端分别与电容的第一端，以及场效应管的源极连接，第一电阻的第一端用于接入高电平，第一电阻的第二端与二极管的正极连接；二极管的负极分别与电容的第二端、场效应管的栅极，以及第二电阻的第一端连接，第二电阻的第二端接地；场效应管的漏极与光电转换单元的供电端连接；处理单元的输出端与二极管的正极连接，用于在在第一电阻的第一端接入高电平之后，向二极管的正极提供低电平。本发明提供的光模块在热插拔时不易受损。

Description

光模块

技术领域

本发明涉及光电转换技术，尤其涉及一种光模块。

背景技术

光模块具有光电转换的作用，其发送端用于把电信号转换成光信号，并把光信号通过光纤传送，其接收端用于把接收到的光信号转换成电信号。由于光纤传输具有频率高、容量大、传输速率高、稳定性高的优点，使得光模块在现代信息交换、处理和传输中得到了广泛应用。

光模块通常包括供电控制单元和光电转换单元。为保护光电转换单元，热插拔的光模块通常采用供电控制单元实现软上电，即在将光模块接入电源时，控制输入电压缓慢上升至工作电压。图1为现有技术中的光模块结构示意图，如图1所示，电容C和电阻R形成充电电路，在接入电源时，电容开始充电，流经电容C中的电流较大，因此，电阻R上的电压较高，此时施加在场效应管Q的栅极与源极之间的电压较为接近，场效应管Q无法导通，随着电容C逐渐充满电，流经电容C中的电流逐渐变小，电阻上的电压逐渐降低，从而控制施加在场效应管Q的栅极的电压由高逐渐降低，进而使得场效应管Q逐渐导通。

但是，上述的供电控制单元，在刚接入电源瞬间，电容C还未开始充电，电容C中没有较大电流流过，使得电阻R保持接地状态，因此，使得在接电瞬间，场效应管Q的栅极的输入电压为地电压，即向场效应管Q提供了一个瞬时低电压，该低电压会导致场效应管Q瞬时导通，可能导致光电转换单元瞬间从供电***吸入大电流，电压波动，进而有可能影响光电转换单元的正常工作，对光电转换单元中的器件造成损伤。现有光模块在热插拔时存在容易受损的问题。

发明内容

本发明提供一种光模块，用于解决现有光模块在热插拔时存在的容易受损的问题。

本发明提供一种光模块，包括：光电转换单元、处理单元、第一电阻、二极管、电容、第二电阻和场效应管；其中，

所述第一电阻的第一端分别与所述电容的第一端，以及所述场效应管的源极连接，所述第一电阻的第一端用于接入高电平，所述第一电阻的第二端与所述二极管的正极连接；

所述二极管的负极分别与所述电容的第二端、所述场效应管的栅极，以及所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地；

所述场效应管的漏极与所述光电转换单元的供电端连接；

所述处理单元的输出端与二极管的正极连接，用于在所述第一电阻的第一端接入高电平之后，向所述二极管的正极提供低电平。

本发明提供的光模块，包括光电转换单元、处理单元、第一电阻、二极管、电容、第二电阻和场效应管，第一电阻的第二端与二极管的正极连接，二极管的负极与第二电阻的第一端连接，当第一电阻的第一端和场效应管的源极接入高电平瞬间，第二电阻的第一端与场效应管的源极同样具有较高电平，由于场效应管的栅极与第二电阻的第一端连接，具有相同电位，因此使得场效应管的栅极电压在接电瞬间较高，无法驱动场效应管导通，避免了场效应管接电瞬间导通可能导致的光模块受损问题；在第一电阻的第一端接入高电平之后，处理单元的输出端向二极管的正极提供低电平，使得电源无法通过第一电阻和二极管向第二电阻提供高电平，进而无法阻止场效应管的导通，电源仅通过电容向第二电阻提供由高到低逐渐变化的电压，且电容中的电流仅流向第二电阻，使得场效应管可以逐渐导通，二极管具有结构简单、面积小的优点，第一电阻可用于避免二极管的正极、电容的第一端以及场效应管的源极连接至同一节点后再接入高电平时，可能导致的处理单元的输出端同时向电容以及场效应管的源极提供低电压，导致场效应管无法导通的问题，以及可能导致的线路烧毁、进而损坏光模块的问题。因此，本发明实施例提供的光模块具有结构简单、面积小、可避免光模块在热插拔时不易受损的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的光模块结构示意图；

图2是本发明提供的光模块实施例一的结构示意图；

图3是本发明提供的光模块实施例二的结构示意图；

图4是光模块各引脚的结构示意图；

图5是本发明提供的光模块实施例三的结构示意图；

图6是本发明提供的光模块实施例四的结构示意图。

附图标记：

11—光电转换单元； 12—处理单元； 13—第一电阻；

14—二极管； 15—电容； 16—第二电阻；

17—场效应管； 18—第三电阻； 19—比较器；

20—参考电位提供电路； 21—第四电阻； 22—第五电阻。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2是本发明提供的光模块实施例一的结构示意图。如图2所示，光模块包括：光电转换单元11、处理单元12、第一电阻13、二极管14、电容15、第二电阻16和场效应管17；

第一电阻13的第一端分别与处理单元12的供电端、电容14的第一端，以及场效应管17的源极连接，第一电阻13的第一端用于接入高电平，第一电阻13的第二端与二极管14的正极连接；

二极管14的负极分别与电容15的第二端、场效应管17的栅极，以及第二电阻16的第一端连接，第二电阻16的第二端接地；

场效应管17的漏极与光电转换单元11的供电端连接；

处理单元12的输出端与二极管14的正极连接，用于在第一电阻13的第一端接入高电平之后，向二极管14的正极提供低电平。

具体的，如图2所示，光模块包括光电转换单元11、处理单元12、第一电阻13、二极管14、电容15、第二电阻16和场效应管17。其中，光电转换单元11为用于实现光电转换的核心器件，示例性的还可进一步划分为接收单元和发送单元，接收单元用于接收光信号，并将光信号转化为电信号，发送单元用于将电信号转化为光信号，并通过光纤发送出去。处理单元12、第一电阻13、二极管14、电容15、第二电阻16和场效应管17构成供电控制单元，用于对输入光电转换单元11的电源进行控制。可选的，光模块可包括两个相同的供电控制单元，用于分别控制接收单元和发送单元的输入电源。本发明以下各实施例中，仅以一个供电控制单元为例，对控制输入光电转换单元11的电源的原理进行示例性说明，而不是对本发明光模块中供电控制单元个数的限制。

具体的，电容15的第二端和第二电阻16的第一端连接，电容15的第一端用于接入高电平，第二电阻16的第二端接地。即电容15和第二电阻16串联连接，并连接提供高电平的电源和地。场效应管17的源极S用于接入高电平、漏极D与光电转换单元11的供电端连接、栅极G与电容15和第二电阻16的连接点连接，第二电阻16上的电压用于驱动场效应管17的导通与关断。示例性的，场效应管17为P沟道增强型场效应管，P沟道增强型场效应管的导通阈值通常为负数。当场效应管17的栅极G和源极S之间的电压差低于场效应管17的导通阈值时，场效应管17导通。由于场效应管17的源极S与电源连接，因此，可通过控制第二电阻16上的电压缓慢下降，从而使得场效应管17的栅极和源极之间的电压差缓慢减小，并最终小于预设阈值，使得场效应管17导通。

由于第二电阻16的第二端接地，第一端通过电容15与电源连接，当光模块接入电源瞬间(即上电)，电容15还未开始充电，电容15与第二电阻16的串联电路中没有较大电流流过，使得第二电阻16上的电压为地电压，因此，在光模块接电瞬间，场效应管17的栅极G的输入电压为地电压，即向场效应管17提供了一个瞬时低电压，该低电压可能导致场效应管17瞬间导通，因此需为第二电阻16在接电瞬间提供一高电平，且需在通电之后断开该高电平，以避免场效应管17无法导通。为实现该技术效果，本领域技术人员很容易想到将第二电阻16通过一开关单元与电源连接，并由一控制器控制开关单元的导通与关断。但是，控制器通常需要一定的启动时间，在连接电源的瞬间无法正常工作，因此，仍会存在光模块接电瞬间场效应管17会瞬间导通的问题，同时，即使采用最简单的开关单元为场效应管，仍存在因场效应管体积较大，而导致的显著增加光模块面积的问题。

为解决光模块接电瞬间，场效应管17可能瞬间导通的问题，可将第二电阻16直接接入电源，从而使得当光模块接入电源时，电源同时向场效应管17的源极S，以及第二电阻16供电，使得通电瞬间，第二电阻16上的电压不为地电压，避免了场效应管17的瞬间导通。由于第二电阻16连接至与场效应管17的源极S连接的电源相同的电源，从而保证了提供给第二电阻16的电压无滞后，也可避免为第二电阻16增加新的电源造成的结构复杂，体积增大、成本增加等问题。

为使光模块连接电源之后，仍由电容15和第二电阻16组成的串联电路控制施加在场效应管17的栅极G上的驱动电压，需在光模块连接电源之后断开第二电阻16与电源的连接通路。可在第二电阻16与电源之间增加一二极管14，二极管14的负极与第二电阻16的第一端连接，二极管14的正极与电源连接。即二极管14控制电流只能经由电源流向第二电阻，而不能经由电容15或第二电阻16流向电源。根据电流特性，当向二极管14的正极提供一低电压(例如地电压)时，电流不再经过二极管14流向第二电阻16，从而使得电源不再向第二电阻16提供高电压。

示例性的，该低电压可由一处理单元12提供，处理单元12的输出端连接二极管14的正极，当第一电阻13的第一端接入高电平之后，处理单元12的输出端向二极管14提供低电平，以使电流不再通过二极管14流向第二电阻16，进而使得高电平不再通过二极管14向第二电阻16提供较高的电压。其中，处理单元12具体可以为在第一电阻13的第一端接入高电平并经历预设时间段后，向二极管14提供低电平。

可选的，在上述实施例的基础上，第一电阻13的第一端还与处理单元12的供电端连接，当处理单元12的供电端接入高电平之后，处理单元12的输出端向二极管14的正极提供低电平。

具体的，当处理单元12与第一电阻13接入同一高电平时，由于处理单元12需要启动时间，因此，可以为当处理单元12的供电端接入高电平，处理单元12启动后，即控制处理单元12的输出端向二极管14的正极提供低电平。还可为处理单元12的供电端接入高电平并经历预设时间段之后，处理单元12的输出端向二极管14的正极提供低电平。

通过采用处理单元12向结构简单、体积较小的二极管14的正极施加低电平的方式，使得光模块在连接电源之后，仍由第二电阻16上的电压驱动场效应管17的缓慢导通，同时具有结构简单、面积小的优点。且增加的二极管14结构简单不会造成电源向第二电阻16提供电压的滞后。

考虑到二极管14的正极可能与、电容15的第一端以及场效应管17的源极连接至同一节点后再接入高电平，当处理单元12向二极管14的正极提供低电压时，可能会同时向电容15以及场效应管17的源极提供低电压，将会导致场效应管17无法导通。为避免处理单元12提供的低电压影响场效应管17的导通，可在二极管14与电源之间串联一第一电阻13。同时，第一电阻13还用于避免当二极管14的正极同时与提供高电平的电源和提供低电平的处理单元12连接时，可能导致的线路烧毁、进而损坏光模块的问题。

具体的，在实际使用中，当用户将光模块***通信***中时，在光模块接入高电平瞬间，处理单元12和电容15未开始正常工作，场效应管17的源极S连接至高电平，依次连接的第一电阻13、二极管14、第二电阻16中有电流通过，第二电阻16上存在较高电压，使得场效应管17的栅极G上的电压较高，场效应管17的栅极源极电压差远大于场效应管17的导通阈值，保证了光模块上电瞬间场效应管17不会导通。

当光模块接入高电平后，处理单元12启动，并在第一电阻13接入高电平之后，由处理单元12的输出端向二极管14的提供低电位，使得流经第一电阻13的电流不再通过二极管14流向第二电阻16。同时，电容15开始正常工作，为使电容15的两导体上充满数量相等的相反电荷，电容15中流经大电流对电容15进行充电，随着充电过程的持续，电容15的两导体上的电荷量越来越多，电容15中流经的电流越来越小。由于二极管14的单向导通特性，流经电容15的电流只流向第二电阻16，而不会流向二极管14。因此，第二电阻16上的电压，随着电容15中的电流从大到小的变化，而逐渐降低，从而向场效应管17的栅极G提供了逐渐降低的电压，进而使得场效应管17的栅极源极电压差逐渐接近导通阈值，使得场效应管17逐渐导通。

本发明提供的光模块，包括光电转换单元、处理单元、第一电阻、二极管、电容、第二电阻和场效应管，第一电阻的第二端与二极管的正极连接，二极管的负极与第二电阻的第一端连接，当第一电阻的第一端和场效应管的源极接入高电平瞬间，第二电阻的第一端与场效应管的源极同样具有较高电平，由于场效应管的栅极与第二电阻的第一端连接，具有相同电位，因此使得场效应管的栅极电压在接电瞬间较高，无法驱动场效应管导通，避免了场效应管接电瞬间导通可能导致的光模块受损问题；在第一电阻的第一端接入高电平之后，处理单元的输出端向二极管的正极提供低电平，使得电源无法通过第一电阻和二极管向第二电阻提供高电平，进而无法阻止场效应管的导通，电源仅通过电容向第二电阻提供由高到低逐渐变化的电压，且电容中的电流仅流向第二电阻，使得场效应管可以逐渐导通，二极管具有结构简单、面积小的优点，第一电阻可用于避免二极管的正极、电容的第一端以及场效应管的源极连接至同一节点后再接入高电平时，可能导致的处理单元的输出端同时向电容以及场效应管的源极提供低电压，导致场效应管无法导通的问题，以及可能导致的线路烧毁、进而损坏光模块的问题。因此，本发明实施例提供的光模块具有结构简单、面积小、可避免光模块在热插拔时不易受损的优点。

示例性的，针对光模块拔出时，由于抖动可能导致的流经场效应管的电流大小发生变化，从而产生反电势，对光模块造成损害，本发明进一步提出一种光模块。在图2所示实施例的基础上，图3是本发明提供的光模块实施例二的结构示意图。如图3所示，光模块的在位信号端口通过第三电阻18接地；

处理单元12与光模块的在位信号端口连接，用于在在位信号端口的电位低于预设电位时，向二极管14的正极提供高电平，以使场效应管17关断。

图4是光模块各引脚的结构示意图。为方便光模块接入通信***，光模块的各引脚设计为金手指形式。各引脚依据功能的不同，可划分为信号线、电源线和地线。如图4所示，为保护光模块内的各器件，光模块各引脚设置为不同长度。其中，信号线、电源线、地线长度依次增加，而且使得地线最先接入通信***，信号线最晚接入通信***。同时，在光模块拔出时，信号线最先断开，其次是电源线，最后是地线。为保证光模块在拔出时光模块内各器件的安全，需及时检测出光模块已拔出。

具体的，现有光模块提供一与信号线连接的在位信号端口，用于使通信***确定是否有光模块***，在位信号端口在光模块内部通常接地。通信***中用于检测光模块是否接入的检测端口通常连接预设电源，在光模块未***时，检测端口的电位为高电位。当光模块接入时，检测端口的电位被在位信号端口的地电位拉低，从而可检测到光模块***。为使光模块本身确定光模块是否拔出通信***，断开电源，可如图3所示，将光模块的在位信号端口通过第三电阻18接地，从而使得当光模块未***通信***时，在位信号端口的电位为地电位，当光模块***通信***，接入电源时，第三电阻18通过通信***的检测端口连接至预设电源，第三电阻18上存在电压，此时，在位信号端口的电位即为第三电阻18上的电位，大于地电位，光模块可通过检测在位信号端口上的电位的变化，从而确定光模块是否拔出通信***，同时，由于在位信号端口与信号线连接，当光模块的信号线最先拔出，断开电源时，光模块即可检测到已从通信***中拔出。

处理单元12与光模块的在位信号端口连接，当在位信号端口的电位低于预设电位时，向二极管14的正极输出高电平，使得电源可通过二极管14直接向第二电阻16提供高电压，进而使得场效应管17关断。当在位信号端口的电位高于预设电位时，说明光模块***通信***，接入电源，光模块正在工作。当在位信号端口的电位低于预设电位时，说明正在拔出光模块，断开电源，此时处理单元12向二极管14的正极提供高电平，电源直接向第二电阻16提供高电压，使得第二电阻16上的电位升高，进而使得场效应管17关断。由于在位信号端口与光模块中最先拔出的信号线连接，可及时检测到光模块的插拔，从而使得在拔出光模块的过程中，场效应管17一直处于关断状态，避免因抖动而导致的电流大小持续变化，产生反电势，损害光模块。

本发明提供的光模块，通过进一步增加第三电阻，并将光模块的在位信号端口通过第三电阻接地，处理单元与与光模块的在位信号端口连接，使得处理单元可根据在位信号端口处的电位确定光模块是否正在拔出，并在拔出时，向二极管的正极提供高电平，以使电源可通过二极管向第二电阻提供高电压，进而使得场效应管关断，以在用户拔出光模块时，避免因抖动可能导致的流经场效应管的电流大小发生变化，从而产生反电势，对光模块造成损害。

进一步地，在上述实施例的基础上，图5是本发明提供的光模块实施例三的结构示意图，如图5所示，光模块还包括：比较器19和参考电位提供电路20；

在位信号端口还与比较器19的正输入端连接，比较器19的负输入端与参考电位提供电路20连接，比较器19的输出端与处理单元12连接；

参考电位提供电路20用于提供预设电位。

具体的，为简化处理单元12，降低对处理单元12处理能力的要求，可在光模块中增加比较器19和参考电位提供电路20，由比较器19检测在位信号端口的电位是否低于预设电位，并将检测结果直接发送给处理单元12，处理单元12可直接根据检测结果控制是否向二极管14提供高电平。

进一步地，图6是本发明提供的光模块实施例四的结构示意图，如图6所示，参考电位提供电路20包括第四电阻21和第五电阻22；

第四电阻21的第一端与第一电阻13的第一端连接，第四电阻21的第二端与第五电阻22的第一端连接，第五电阻22的第二端接地。

具体的，图6示出了一种可能的参考电位提供电路20的电路结构示意图。参考电位提供电路20由两个电阻串联连接，并连接电源和接地，根据两个电阻的阻值分配提供预设电位，第五电阻22的阻值越大，参考电位提供电路20提供的预设电位越高。

进一步地，在上述任一实施例中的电阻、电容、场效应管等器件的参数，均可根据需求进行适应性的设置。

可选的，第一电阻的阻值小于第二电阻的阻值。示例性的，第一电阻的阻值为1万欧姆，第二电阻的阻值为1兆欧姆。

可选的，第四电阻的阻值大于第五电阻的阻值。示例性的，第四电阻的阻值为1万欧姆，第五电阻的阻值为75欧姆。

可选的，第三电阻的阻值为150欧姆。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括：光电转换单元、处理单元、第一电阻、二极管、电容、第二电阻和场效应管；其中，

所述第一电阻的第一端分别与所述电容的第一端，以及所述场效应管的源极连接，所述第一电阻的第一端用于接入高电平，所述第一电阻的第二端与所述二极管的正极连接；

所述二极管的负极分别与所述电容的第二端、所述场效应管的栅极，以及所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地；

所述场效应管的漏极与所述光电转换单元的供电端连接；

所述处理单元的输出端与二极管的正极连接，用于在所述第一电阻的第一端接入高电平之后，向所述二极管的正极提供低电平。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一电阻的第一端还与所述处理单元的供电端连接，当所述处理单元的供电端接入高电平之后，所述处理单元的输出端向所述二极管的正极提供低电平。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述光模块的在位信号端口通过第三电阻接地；

所述处理单元的输入端与所述光模块的在位信号端口连接，用于在所述在位信号端口的电位低于预设电位时，向所述二极管的正极提供高电平，以使所述场效应管关断。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，还包括：比较器和参考电位提供电路；

所述在位信号端口还与所述比较器的正输入端连接，所述比较器的负输入端与所述参考电位提供电路连接，所述比较器的输出端与所述处理单元的输入端连接；

所述参考电位提供电路用于提供所述预设电位。

5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述参考电位提供电路包括第四电阻和第五电阻；

所述第四电阻的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端接地。

6.根据权利要求1至5任一项所述的光模块，其特征在于，所述第一电阻的阻值小于所述第二电阻的阻值。

7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述第一电阻的阻值为1万欧姆，所述第二电阻的阻值为1兆欧姆。

8.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述第四电阻的阻值大于所述第五电阻的阻值。

9.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述第四电阻的阻值为1万欧姆，所述第五电阻的阻值为75欧姆。

10.根据权利要求3至5任一项所述的光模块，其特征在于，所述第三电阻的阻值为150欧姆。