[实用新型]一种光模块APD保护电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及光模块保护电路领域，特别涉及一种反应快速的光模块APD保护电路。

背景技术

光模块在实际应用中由于一些人为的误操作或特殊测试的要求会出现大光入射接收端的情况，最常见的案例是光源不经过任何衰减直接对接被测光模块，这种情况对接收端为PIN管芯的一般不会有影响，但是对于APD(雪崩光电二极管)管芯，在大光对接的瞬间由于倍增效益将产生较大的光生电流，在几十伏的高压作用下通常几个mA的电流就容易造成APD管芯的损坏，因此对接收端为APD的光模块一般都有相应的保护电路。

APD大光下损毁的成因可以概括为瞬时过度的能量冲击，这种冲击包括过压或过流，APD保护电路也是从快速的降压和限流入手，目前已有的设计分为软件控制和硬件控制两种方案。

目前已有的软件控制方案：将大光入射造成的电压或电流异常反馈到MCU，MCU检测到异常后采取相应的措施控制或者关闭DC-DC的输出，图1简单表示了这种控制过程。

该方案存在以下问题：反馈信号需经过MCU检测、判断再输出控制信号，控制信号作用于DC-DC上生效也需要时间，所有延时加起来导致它的响应速度比起硬件控制要慢的多，通常至少是ms级别，这对于要求快速响应的APD保护可以说是一项致命缺陷，可能导致设计完全失效，故实际应用中很少使用。

目前，使用得比较多的是硬件保护电路，如图2是目前较为常见的硬件控制APD保护方案，边框标识部分电路起到保护作用。R4为串联分压电阻，在大光入射时电阻的分压可以减小实际作用于APD的偏压，偏压的减小会降低增益从而同时达到减小电流的目的，入射光越大，分压和限流的幅度也越大；并联负载支路在大光入射时利用R3两端的压差开启高压三极管PNP，R0一端连到PNP的C级，另一端的接法有两种（对应图中的1和2连接）：一种是连到芯片的FB管脚，PNP开启时相当于R0和R1并联，利用芯片自身的反馈调节功能降低APD偏压；另一种是连接到地，PNP开启时作为并接负载利用DC-DC输出能力的限制降低APD偏压并进行分流。

相较于软件控制，这种硬件方案在响应速度上具有明显提高，0dBm入射光下的APD偏压波形如图3所示。

可以看到，此种方案可在百us级的时间内将APD偏压降至一个较小的稳定值，起到了一定的保护作用，但实测发现当入射光增大到一定程度例如直接使用4dBm左右的光源对接时保护电路将失效，图4为保护失效瞬间的APD偏压波形。

图4可以直观反映出现有硬件方案的几个问题：

（1）响应时间仍然不够快，图4显示当入射光过大时10us内就有可能导致APD损坏，而此电路的响应时间至少是在百us级。

（2）保护强度不够，这体现在两个方面，一方面是保护效果与入射光大小有关，另一方面是APD偏压稳定后还保有一定幅度。

实用新型内容

本实用新型针对目前光模块APD保护电路由于反应时间长不能对光模块APD进行有效的保护的不足，提供一种反应更加快捷的光模块APD保护电路。

本实用新型为实现其目的所采用的技术方案是：一种光模块APD保护电路，光模块APD连接在APD偏压输出端与地之间；保护电路连接在APD偏压输出端与地之间，构成与APD并联的降压分流电路，包括检测APD偏压的快速检测电路和由所述的快速检测电路触发的快速降压分流电路；

所述的快速检测电路包括PMOS管Q2、电阻R3、电阻R0；所述电阻R3连接在APD偏压输出端与APD阴极之间，所述的PMOS管Q2的源极和栅极分别与所述电阻R3两端相连，所述的PMOS管Q2的漏极通过电阻R0接地，所述的PMOS管Q2的漏极形成触发的快速降压分流电路的触发信号输出端；

所述的快速降压分流电路包括NMOS管Q1和电阻R；所述的NMOS管Q1的漏极通过电阻R接APD偏压输出端，源极接地，栅极接所述的快速检测电路的触发信号输出端。

本实用新型采用了一个NMOS管做分流电路，一旦NMOS开启整个APD偏压输出路径相当于接了一个极小的负载到地，电压会很快被拉倒接近0并保持， 对APD进行有效的保护。