利用 MPS 电源模块赋能光模块驱动数据流量

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简介

数据流量是现代生活的中心。例如，一个手机应用的安装包就需要数千兆字节的流量；当软件需要多次更新时，需要连接Wi-Fi；网上购物时，仅加载单个页面就需要消耗数兆的流量；如果网速不够快，视频通话将很容易卡顿。

光模块驱动数据流量

数据流通的速率和实时性要求不断提高，这对运营商网络以及互联网企业的数据中心都是一项考验。从接入网到城际网，再从城际网到骨干网，数据在路由器、交换机和服务器之间来回传输。而光模块在这个流通过程的各个环节中都扮演着关键的角色（见图1）。

图1: 数据交换

光模块是光通信的基础，用于实现光电转换（见图2）。它接收光纤中传输的光信号并将其转换为电信号，然后将该信号发送到后处理芯片；或者接收来自后处理芯片的电信号并将其转换为光信号，再通过光纤传输。光电转换传输空间承载着关键的数据。

图2: 光模块结构

近年来数据流量需求的爆发式增长导致光模块快速迭代升级，传输速率也不断提升。采用更强大的处理芯片意味着更大的功耗和更严格的功率要求，这使得本来就很紧凑的光模块设计变得更加困难。MPS 提供种类丰富且集成了电感和关键组件的电源模块产品，凭借着高集成度、小尺寸和高功率密度等优势，可显著缓解电源设计挑战并实现快速产品开发（见图 3）。

图3: MPS电源模块

图4显示了MPS 400G光模块的典型电源结构。MPS品种齐全的电源产品可以为性能优异的光模块提供完整的电源解决方案。

图4: MPS 400G光模块解决方案

MPM38x4C系列器件简介

MPM38x4C系列包括三款电源模块（MPM3814C、MPM3824C和MPM3834C），是目前业内超小尺寸的小电流电源模块产品。其中，MPM3814C 提供高达 1A 的连续输出电流(I_OUT)，MPM3824C 提供 2A 连续I_OUT，MPM3834C 则提供 3A I_OUT。三款器件的引脚分布、三维尺寸和外围电路均相同，相互替换非常方便。其精心设计的内部结构还可实现出色的 EMC 性能（见图 5）。

图5: MPM38x4C系列模块引脚示意图

MPM38x4C 系列只需4个外部组件，包括一个输入电容、一个输出电容和两个分压电阻。当EN引脚接收到前级使能信号时，模块会立即输出功率。设计人员可以根据数据手册中提供的电源轨电压要求计算分压器电阻，从而完成电源设计。这极大地简化了整体设计流程和电源设计。MPS还优化了MPM38x4C系列的引脚布局，设计人员可以根据手册中提供的布局示例对电路板进行布局，极大地减少工作量（见图6）。

图6: MPM38x4C系列建议布局示例

MPM38x4C系列器件的关键参数描述如下：

结构紧凑，厚度仅1.2mm，三维尺寸2.5mmx2.5mmx1.2mm
2.75V 至 6V 宽输入电压(V_IN)范围
输出电压(V_OUT)低至 0.6V
1.25MHz 开关频率(f_SW)
最大 1A/2A/3A 连续 I_OUT
完善的保护功能，包括短路保护（SCP）、过流保护（OCP）和过温保护（OTP）
即使在轻载条件下，强制连续导通模式 (FCCM) 也能实现最小输出纹波
通过PG 和 EN 引脚可轻松实现上电时序控制

图7所示为MPM3814C的典型应用电路。

图7: MPM3814C典型应用电路

MPM38x4C 系列器件以超小尺寸实现了出色的电压转换效率。图 8 所示为 MPM3814C 的效率曲线。

图8: MPM3814C 效率曲线

图 9 显示了 MPM3824C 的效率曲线。

图9: MPM3824C 效率曲线

图 10 显示了 MPM3834C 的效率曲线。

图10: MPM3834C 效率曲线

MPM38x4C 系列器件具有超高 f_SW，其中 MPM3814C 工作频率为 2.2MHz，MPM3824C 和 MPM3834C 工作频率为 1.25MHz。即使只采用一个 22μF 输出电容，MPM38x4C 系列仍可保持最小输出电压纹波。图 11 显示了 MPM3814C 在 5V 输入和 1.2V 输出时的输出纹波波形。