專利名稱：光通信設(shè)備中的溫度控制器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)計(jì)為將光通信設(shè)備保持在恒定的溫度而與環(huán)境溫度的變化無關(guān)的溫度控制器。
背景技術(shù)：
通常，用于波分復(fù)用(此后被稱為WDM)的諸如激光二極管和陣列波導(dǎo)光柵(此后被稱為AWG)的光通信設(shè)備對環(huán)境溫度的變化較敏感。優(yōu)選的是，如上所述的光通信設(shè)備使用溫度控制器來保持恒定的溫度，從而限制了傳輸?shù)墓庑盘柕牟ㄩL變化，并且使WDM光傳輸和WDM-PON(無源光網(wǎng)絡(luò))傳輸中的復(fù)用的光信號的波長保持穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)不受周圍的光信道的干擾的穩(wěn)定的光系統(tǒng)。
圖1是顯示在通常的光通信設(shè)備中的溫度控制器的結(jié)構(gòu)的方框圖，其中，溫度控制器包括溫度傳感器10、溫度比較部分20、PID控制部分30、電流提供部分40、以及溫度控制部分50。
溫度傳感器10檢測諸如AWG的光通信設(shè)備60的當(dāng)前溫度。溫度傳感器使用其電阻隨溫度的變化而變化的熱敏電阻(thermistor)或者Pt(鉑)電阻溫度檢測器。Pt電阻溫度檢測器具有正溫度系數(shù)(此后，被稱為PTC)，其中，該檢測器的電阻隨著溫度的上升而增加。依據(jù)其材料構(gòu)成，熱敏電阻具有PTC或者負(fù)溫度系數(shù)(此后被稱為NTC)。
溫度比較部分20將預(yù)定的溫度與當(dāng)前的溫度進(jìn)行比較，并且產(chǎn)生與預(yù)定溫度電壓和當(dāng)前溫度電壓之間的差值對應(yīng)的誤差電壓Verr。溫度控制器通過使用通用微型控制器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)施加電壓，或者直接施加參考電壓Vref，建立預(yù)定的溫度。溫度控制器讀取安放在諸如AWG的光通信設(shè)備60上的溫度傳感器10的電阻，將電阻轉(zhuǎn)換為當(dāng)前電壓Vcur，然后將當(dāng)前電壓Vcur與針對預(yù)定溫度的電壓進(jìn)行比較，以便獲得當(dāng)前溫度。將比較得到的誤差電壓施加到PID控制部分20。
PID控制部分30從溫度比較部分接收誤差電壓，對輸出電壓進(jìn)行調(diào)整，以便使當(dāng)前溫度符合預(yù)定的溫度，并且將輸出電壓施加到電流提供部分40。PID控制可以依據(jù)溫度變化特性，有選擇地使用P-、PI-、PD-控制電流等等。
電流提供部分40使用功率運(yùn)算放大器(此后被稱為OPA)或者PWM(脈寬調(diào)制)驅(qū)動器，將從PID控制部分30輸出的電壓放大為高電流(highcurrent)，然后將高電流提供給溫度控制部分50。
溫度控制部分50依據(jù)從電流提供部分40施加的高電流，控制光通信設(shè)備60的溫度。由誤差電壓Verr的極性來確定施加到溫度控制部分50的電流的極性，其中Verr是在溫度比較部分20中的預(yù)定溫度電壓和當(dāng)前溫度電壓之間的電壓差。如果誤差電壓表示正電壓，則產(chǎn)生正電流，如果誤差電壓表示負(fù)電壓，則產(chǎn)生負(fù)電流。這樣的溫度控制器可以包括加熱器、熱電冷卻器(此后被稱為TEC)等。通常，TEC以對要進(jìn)行溫度控制的對象進(jìn)行加熱或者冷卻的器件的形式出現(xiàn)。TEC或者加熱器用于AWG，其中，加熱器對要進(jìn)行溫度控制的對象進(jìn)行加熱，而與所施加的電流的極性無關(guān)。
在具有上述結(jié)構(gòu)的溫度控制器中，使用測量放大器(此后被稱為IA)電路對當(dāng)前的溫度電壓進(jìn)行比較，從而通過OP(功率運(yùn)算)放大器和使用OPA的差動放大器(differential amplifier)對誤差進(jìn)行精確的放大。
圖2是顯示在傳統(tǒng)的光通信設(shè)備中使用的溫度控制器的溫度比較部分的結(jié)構(gòu)的圖。下面將首先對溫度比較部分使用IA和使用Pt電阻溫度檢測器作為溫度傳感器的情況進(jìn)行描述。
Pt電阻溫度檢測器顯示了PTC的特性，即電阻隨著溫度而變化，其中，電阻在0℃為100Ω，并且溫度每上升1℃，電阻增加0.385Ω。
在將Pt電阻溫度檢測器的電阻轉(zhuǎn)換為電壓的過程中，其中假定參考電壓Vref是3V，電阻R是100Ω，以及預(yù)定的溫度是70℃，則將預(yù)定的溫度電壓V1設(shè)置為1.678V，并且將該預(yù)定溫度電壓輸入到IA21的陽極端子，從而將當(dāng)前溫度電壓輸入到IA21的陰極端子。然后，通過使用在電流提供端子的正極性電流，將具有正極性的溫度比較部分的輸出誤差電壓22施加到具有溫度保持功能的加熱器或者TEC，以便保持期望的溫度。
此外，溫度比較部分可以使用具有NTC特性的熱敏電阻。該熱敏電阻在25℃顯示100kΩ的電阻，并且在70℃顯示大約14.6kΩ的電阻。當(dāng)R是100kΩ時(shí)，所設(shè)置的溫度的電壓大約為0.382V。將所設(shè)置的溫度輸入到IA的陰極端子，而將當(dāng)前溫度電壓輸入到IA的陽極端子，以便通過PID控制向TEC或者加熱器提供電流。
當(dāng)前溫度電壓增加，以便接近如上所述的在PTC傳感器中的預(yù)定溫度，而降低當(dāng)前溫度電壓以便接近在NTC傳感器中的預(yù)定溫度。即，在PTC傳感器的情況下，將當(dāng)前溫度電壓輸入到IA的陽極端子，在NTC傳感器的情況下，將當(dāng)前溫度電壓輸入到IA中的陰極端子，從而限制了將NTC和PTC傳感器同時(shí)使用在單一的PCB(印刷電路板)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種在光通信設(shè)備中的溫度控制器，該溫度控制器可以即使在使用單一的PCB時(shí)，可以同時(shí)包括PTC傳感器和NTC傳感器，而與溫度傳感器的類型無關(guān)。
本發(fā)明的一個方面是提供一種在光通信設(shè)備中的溫度控制器，包括溫度傳感器，用于檢測要進(jìn)行溫度控制的設(shè)備的當(dāng)前溫度；以及，溫度比較部分，用于將由溫度傳感器檢測到的當(dāng)前溫度與預(yù)定的溫度進(jìn)行比較，所述的預(yù)定溫度即用于該設(shè)備的合適的操作溫度，其中，溫度比較部分還包括差動放大器，用于輸出分別輸入到陽極和陰極端子的信號之間的差；與溫度傳感器連接的第一電阻衰減器(resistance pad)；與差動放大器的陽極端子連接的第二電阻衰減器，所述的第二電阻衰減器與第一電阻衰減器距離較遠(yuǎn)；與差動放大器的陰極端子連接的第三電阻衰減器，所述的第三電阻衰減器與第一和第二電阻衰減器距離較遠(yuǎn)；以及，第四電阻衰減器，用于接收與設(shè)置的溫度對應(yīng)的信號，并且與第一、第二和第三電阻衰減器距離較遠(yuǎn)，其中，第一到第四電阻衰減器依據(jù)溫度傳感器的類型，有選擇地相互短路，從而改變輸入到差動放大器的信號的極性。
在該實(shí)施例中，溫度傳感器包括PTC傳感器、相互短路的第一和第二電阻衰減器、以及相互短路的第三和第四電阻衰減器。溫度傳感器包括NTC傳感器、相互短路的第一和第三電阻衰減器、以及相互短路的第二和第四電阻衰減器。此外，溫度控制器還包括至少一個0Ω的電阻器，以便使電阻衰減器相互短路。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提出了一種保持在光通信設(shè)備中的溫度的方法。該方法包括步驟檢測要進(jìn)行溫度控制的設(shè)備的當(dāng)前溫度；將當(dāng)前的溫度與要保持的預(yù)定溫度進(jìn)行比較；產(chǎn)生表示當(dāng)前溫度和預(yù)定溫度之間的差的信號；以及，依據(jù)溫度傳感器的類型，提供有選擇地相互短路的四個電阻衰減器，以便改變輸入到差分放大器的信號的極性。


圖1是說明在一般的光通信設(shè)備中的溫度控制器的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2說明在一般的光通信設(shè)備的溫度控制器中的溫度比較部分；圖3是在本發(fā)明的光通信設(shè)備的溫度控制器中的溫度比較部分的PCB布置(layout)；圖4是使用NTC溫度傳感器的本發(fā)明的溫度比較部分的PCB布置；以及圖5是使用PTC溫度傳感器的本發(fā)明的溫度比較部分的PCB布置。
具體實(shí)施例方式
依據(jù)本發(fā)明，將參考圖3到圖5，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。在圖中，應(yīng)該理解即使在不同的圖中示出，也使用相同的參考數(shù)字或者符號表示相同的元件。出于闡明和簡化的目的，由于可能使本發(fā)明理解起來不清楚，對已知的功能或者結(jié)構(gòu)不將進(jìn)行詳細(xì)的描述。
圖3是在本發(fā)明的光通信設(shè)備中的溫度控制器中的溫度比較部分的PCB布置。
如圖3所示，對本發(fā)明的溫度控制器的溫度比較部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而通過在單一的PCB的前端使用電阻衰減器1到4，差動放大器100例如IA和OPA可以執(zhí)行正和負(fù)的輸入。
電阻衰減器包括與溫度傳感器連接的第一電阻衰減器1；與差動放大器100的陽極端子連接的第二電阻衰減器2；與差動放大器100的陰極端子連接的第三電阻衰減器3；以及用于接收與設(shè)置的溫度對應(yīng)的信號的第四電阻衰減器4。對電阻衰減器1到4進(jìn)行排列，以便使它們相互之間保持相同的垂直和水平距離。依據(jù)信號輸入的端子，設(shè)置了對電阻衰減器進(jìn)行短路的過程。下面將參考圖4和圖5對該過程進(jìn)行解釋。
圖4說明使用NTC傳感器的情況下的PCB布置。使用NTC傳感器的溫度控制器具有大于預(yù)定溫度電壓的當(dāng)前溫度電壓，并且通過溫度控制降低當(dāng)前的溫度電壓。在使用NTC傳感器的溫度控制器中，將當(dāng)前的溫度電壓輸入到IA 100的陽極端子，并且將預(yù)定的溫度輸入到IA 100的陰極端子。
參考圖4，為了將通過NTC傳感器檢測到的當(dāng)前溫度輸入到IA 100的陽極端子，通過0Ω的電阻器12，使第一和第二電阻衰減器1和2相互短路。為了將預(yù)定的溫度輸入到IA100的陰極，通過0Ω的電阻器34，使第三和第四電阻衰減器3和4進(jìn)行短路。
圖5輸出在使用PTC溫度傳感器的情況下的PCB布置。使用PTC傳感器的溫度控制器具有小于預(yù)定溫度電壓的當(dāng)前溫度電壓，并且通過溫度控制來增加當(dāng)前溫度電壓。在使用PTC傳感器的溫度控制器中，將當(dāng)前溫度電壓輸入到IA 100的陰極端子，并且將預(yù)定的溫度電壓輸入到IA 100的陽極端子。
參考圖5，為了將通過PTC傳感器檢測到的電流溫度輸入到IA 100的陰極端子，通過0Ω的電阻器13，使第一和第三電阻衰減器1和3相互短路，為了將預(yù)定的溫度輸入到IA的陽極端子，通過0Ω的電阻器，使第二和第四電阻衰減器2和4相互短路。
如上所述，本發(fā)明依據(jù)用于溫度控制器的溫度傳感器，可以有選擇地使第一到第四電阻衰減器相互短路，以便改變輸入到差分放大器的信號的極性。因此，可以同時(shí)使用PTC和NTC傳感器，并且由于不需要制造另外的PCB，因而節(jié)省了成本和時(shí)間。
雖然結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了展示和描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該意識到在不脫離所附權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變化。例如，除了溫度控制器，施加到IA或者OPA上的輸入端子的電壓可以依據(jù)電阻衰減器的電路方法而變化。因此，本發(fā)明的范圍不局限于本發(fā)明的前述實(shí)施例，而應(yīng)該由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物來限定。
權(quán)利要求
1.一種在光通信設(shè)備中使用的溫度控制器，用于調(diào)整當(dāng)前的溫度，包括溫度傳感器，用于檢測當(dāng)前的溫度；以及溫度比較部分，用于將由溫度傳感器檢測到的當(dāng)前溫度與表示設(shè)備的合適操作溫度的預(yù)定溫度進(jìn)行比較，所述的溫度比較部分包括差動放大器，用于輸出分別輸入到陽極和陰極端子的信號之間的差；與溫度傳感器連接的第一電阻衰減器；與差動放大器的陽極端子連接的第二電阻衰減器，所述的第二電阻衰減器與第一電阻衰減器間隔一定的距離；與差動放大器的陰極端子連接的第三電阻衰減器，所述的第三電阻衰減器與第一和第二電阻衰減器間隔一定的距離；以及用于接收與預(yù)定的溫度對應(yīng)的信號的第四電阻衰減器，所述的第四電阻衰減器與第一、第二和第三電阻衰減器間隔一定的距離，其中，依據(jù)溫度傳感器的類型，第一到第四電阻衰減器有選擇地相互短路，以便改變輸入到差動放大器中的信號的極性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制器，其特征在于溫度傳感器包括PTC傳感器、相互短路的第一和第二電阻衰減器、以及相互短路的第三和第四電阻衰減器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制器，其特征在于溫度傳感器包括NTC傳感器、相互短路的第一和第三電阻衰減器、以及相互短路的第二和第四電阻衰減器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制器，其特征在于還包括至少一個具有0Ω電阻的電阻器，所述的電阻器使電阻衰減器相互短路。
5.一種用于保持光通信設(shè)備的溫度的方法，包括檢測設(shè)備的當(dāng)前溫度；將當(dāng)前的溫度與預(yù)定的溫度進(jìn)行比較；產(chǎn)生表示在當(dāng)前溫度和預(yù)定溫度之間的差的信號；以及提供多個電阻衰減器，依據(jù)溫度傳感器的類型，使所述的多個電阻衰減器有選擇地短路，以便改變輸入到差動放大器中的信號的極性。
全文摘要
公開了一種用于將光通信設(shè)備的溫度保持在恒定的溫度而與環(huán)境溫度的變化無關(guān)的溫度控制器和方法。所述的溫度控制器包括溫度傳感器，用于檢測要進(jìn)行溫度控制的設(shè)備的當(dāng)前溫度；以及，溫度比較部分，用于將由溫度傳感器檢測到的當(dāng)前溫度與表示設(shè)備的合適操作溫度的預(yù)定溫度進(jìn)行比較，所述的溫度比較部分還包括差動放大器，用于輸出分別輸入到陽極和陰極端子的信號之間的差；以及，第一、第二、第三和第四電阻衰減器，其中依據(jù)溫度傳感器的類型，使所述的電阻衰減器有選擇地相互短路，以便改變輸入到差分放大器中的信號的極性，從而在單一的PCB中同時(shí)使用PTC和NTC傳感器，而與溫度傳感器的類型無關(guān)。
文檔編號H03F3/45GK1489326SQ03157730
公開日2004年4月14日 申請日期2003年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月9日
發(fā)明者樸泰誠, 金贊烈, 李鐘勛, 孫星一 申請人:三星電子株式會社