易于组装的光模块电源方案.

高速度、高密度的光模块电源解决方案正面临着效率高、散热性能好、尺寸小和排放低等诸多挑战。高速度高密度光模块被广泛用作连接光纤和铜线网络，数据中心及光网络中大多数端点的接口。随着越来越多的元器件被集成到模块中，电源解决方案也迎来了更难的挑战，需要更高的效率，更好的热性能，更小的占板面积和更低的排放。

光模块可能不是我们在电信基础设施市场上想到的第一个系统。因为它们非常小，光学模块很容易被遗忘——尤其是与我们在路上行驶时随处可见的较大基站相比。但是，这两个系统确实有一些共同点：它们必须强大且可靠，以最大程度地减少网络停机时间。

基站和光学模块受到空间限制——将大量的功率、处理和功能塞进一个有限的空间——尽管光学模块由于其超小的外形尺寸通常更适合印刷电路板 (PCB) 空间。最后，基站和光学模块的设计人员都重视采用传统四方扁平无引线 (QFN) 封装的集成电路 (IC) 所带来的组装便利性。通常不希望采用晶圆芯片级封装 (WCSP)，因为它们需要更复杂的制造。它们还具有较差的热性能和相应的较大温升，从而降低了可靠性。

光学模块中不断增加的数据速率和通道数需要更高的电流和新架构以保持较小的解决方案尺寸，尤其是对于需要超过 3A 电流的导轨。在如此高的电流下，热性能和可靠性再次成为问题。一个小型光模块可以散发多少热量？如果不能将其全部消散到周围环境中，IC 会变得多热，会不会太热？新的解决方案如何能够提供更高的电流，同时又小巧、坚固且易于组装？

为电源实现更小尺寸的第一步是提高开关频率。但这也增加了功率损耗和温升。幸运的是，频率不是我们可以转动以变小的唯一旋钮。将高电流分成两个低电流相位允许我们使用两个较小的电感器，而不是一个较大的电感器。这节省了成本和 PCB 空间，同时提高了效率。更高的效率还意味着要消散的热量更少，从而缓解了热挑战。我会在一分钟内详细讨论这个问题。

除了尺寸之外，鲁棒性也是光模块的一个关键特性。在光学模块中获得稳健性的一种方法是让模块本身检查数据信号的性能并报告维护需求或彻底的系统故障。当主处理器自我调整以优化其性能时，鲁棒性也是可能的。TPS62480等电源 IC以两种独特的方式帮助解决此问题：电压裕度和热监控。

电压选择 (VSEL) 引脚可以在两个可定制的电平之间简单地改变输出电压。主处理器切换 VSEL 引脚以改变输出电压以补偿其强硅或弱硅，或针对不同的操作模式调整其性能。这两者都可以降低模块的功耗，从而降低相应的温升。

如果TPS62480电源的温升仍然过高，则其热良好 (TG) 功能会起作用。如果温度接近 IC 的最大额定值，TG 引脚会变低以提醒主机处理器。一旦主机处理器接收到这个预警信号，它就可以降低处理能力或数据速率，或者将可能的维护问题通知系统主机。图 1 显示了包含 VSEL 和 TG 特性的典型原理图。

图 1：TPS62480提供了一个 VSEL 引脚以在两个电平之间轻松调整输出电压，以及一个 TG 引脚以提醒主机温度升高

最后，TPS62480采用 QFN 样式、易于组装的HotRod™ 封装。这种创新的封装技术可将 6A 电源装入 2.5mm x 3mm 的封装中，并提供小于 80mm 2的总解决方案尺寸。因为它就像一个标准的 QFN，所以封装的热阻很低，因此温升也很低。结合两相方法的高效率，低温升可以在高于 85 ° C 的环境温度下以全功率运行而不会降额。图 2 显示了降额曲线。

图 2：TPS62480的高效率和良好的热性能使其即使在 85°C 环境温度以上也能实现 6A 的全输出电流

光学模块现在有机会实现所需的更高电流电源，同时具有小尺寸、坚固性和易于组装的特点。