NTC-termistori optiseen tiedonsiirtoon

X-Meritan valmistaa NTC-termistoria optiseen tiedonsiirtoon, jota käytetään lämpötilan tunnistamiseen optisissa lähetin-vastaanottimissa, mukaan lukien SFP-, QSFP- ja CFP-muototekijät. Nämä komponentit sijoitetaan laserdiodin lähelle tai TEC-säätösilmukan sisään reaaliaikaisen lämpötilapalautteen saamiseksi. Vastusarvo muuttuu ennustettavasti lämpötilan mukaan, jolloin ohjauspiiri voi ylläpitää vakaan laserin toimintapisteen.

Tarkka lämpötilan valvonta optisissa moduuleissa ei ole mukavuusominaisuus. Laserin aallonpituus muuttuu noin 0,1 nm celsiusastetta kohti monilla DFB-lasereilla. Muutaman asteen lämpötilapoikkeama voi siirtää lähdön hyväksyttävän kanavaikkunan ulkopuolelle DWDM-järjestelmissä. Optisen tiedonsiirron NTC-termistori antaa palautesignaalin, jota TEC-ohjain käyttää tämän poikkeaman korjaamiseen.

Kuinka NTC-termistori toimii optisessa moduulissa

Optisen tiedonsiirron NTC-termistori on tavallisesti liimattu samaan alakiinnitykseen kuin laserdiodi tai kiinnitetty TEC-kylmäpuolelle. Kun laserin lämpötila muuttuu, termistorin resistanssi muuttuu R25-arvon ja B-vakion määrittelemän epälineaarisen käyrän mukaan. Ohjauspiiri mittaa tämän vastuksen, muuntaa sen lämpötila-arvoksi ja säätää TEC-virtaa palauttamaan laserin tavoitelämpötilaan.

Resistanssin ja lämpötilan välinen suhde noudattaa standardiyhtälöä:

R(T) = R25 × exp[ B × (1/T - 1/298,15) ]

Missä T on kelvineinä ja B on materiaalivakio. Optisten moduulien sovelluksissa B25/50-arvot välillä 3380 K ja 3950 K ovat yleisiä. Valinta riippuu odotetusta käyttölämpötila-alueesta ja ohjauspiirin vaatimasta resoluutiosta.

Tekniset parametrit

Alla olevassa taulukossa on lueteltu X-Meritanilta saatavilla olevat vakiokokoonpanot. Mukautetut arvot ovat mahdollisia volyymiprojekteille.

Kaikki arvot tarkistetaan tuotannossa. Jokaisesta erästä voidaan toimittaa täydellinen testiraportti resistanssi- ja B-arvomittauksilla.

Tärkeä huomautus itsekuumenemisesta: NTC:n läpi kulkevan mittausvirran on oltava tarpeeksi alhainen, jotta termistoriin hajotettu teho ei nosta sen lämpötilaa enempää kuin 0,1 °C. 10 kΩ NTC:llä, jonka hajoamiskerroin on 1,5 mW/°C, mittausvirran tulee pysyä alle noin 120 µA. Tämän ylittäminen aiheuttaa sen, että termistori lukee korkeamman lämpötilan kuin todellinen laserlämpötila, mikä voi johtaa säätöpiirin ylijäähtymiseen.

Fyysinen suunnittelu ja asennus

X-Meritan toimittaa NTC-termistoria optiseen tiedonsiirtoon paljaassa sirumuodossa, jossa on Au- tai Ag-elektrodeja, jotka soveltuvat lankojen liimaamiseen tai juottamiseen keraamisiin osakiinnityksiin. Lastun mitat ovat tyypillisesti välillä 0,5 mm × 0,5 mm - 1,0 mm × 1,0 mm ja paksuus 0,2 mm - 0,5 mm. Tämä pieni jalanjälki mahdollistaa sijoittamisen suoraan laserdiodin viereen häiritsemättä optista polkua.

Asiakkaille, jotka haluavat esiasennettua komponenttia, siru voidaan koota pienelle alumiinioksidi- tai alumiininitridikannattimelle lyijylangoilla. Tätä versiota on helpompi käsitellä manuaalisilla kokoonpanolinjoilla ja se yksinkertaistaa liimausprosessia.

Elektrodin pinta on suunniteltu joko Au-langan liittämiseen tai PbSn/AuSn-juottoon. Tarkka metallointi valitaan asiakkaan kokoonpanoprosessin perusteella. Toimitamme tietosivut, joissa on suositellut sidosparametrit kullekin elektrodityypille.

Vasteaika ja lämpökytkentä

Paljaan sirun NTC lämpöaikavakio on tyypillisesti alle 1 sekunnin, kun se on asennettu ohuella lämpöliima- tai juotoskerroksella. Hiljaisessa ilmassa, ilman asennusta, aikavakio on suurempi. Optisten moduulien sovelluksissa NTC on lämpökytketty samaan pintaan kuin laserdiodi tai TEC-kylmälevy. Paksu liimaviiva tai ilmarako hidastaa vastetta ja aiheuttaa lämpötilapoikkeaman anturin ja laserin välille.

Suosittelemme NTC-sirun kiinnittämistä lämpöä johtavalla liimalla tai juotosaihiolla. Liimakerroksen paksuus tulee säätää alle 25 µm:iin. Tämä varmistaa, että NTC seuraa laserin lämpötilaa minimaalisella viiveellä, mikä on kriittistä TEC-säätösilmukaille, jotka toimivat yli 10 Hz:n päivitystaajuuksilla.

Vakaus ja pitkäaikainen ajautuminen

Optisen tiedonsiirron NTC-termistori voi aiheuttaa pientä vastuksen poikkeamaa ajan myötä, varsinkin kun sitä käytetään korkeissa lämpötiloissa. Materiaalin koostumus ja elektrodien passivointi vähentävät tämän ajautumisen tasolle, joka ei vaikuta optisen moduulin suorituskykyyn tyypillisen 10 vuoden käyttöiän aikana. Alla olevassa taulukossa näkyy odotettu ajautuminen erilaisissa säilytysolosuhteissa sisäiseen luotettavuustestaukseen perustuen.

Nämä arvot perustuvat nopeutettuun testaukseen eivätkä ole takuita. Todellinen poikkeama riippuu asennusjännityksestä, kosteudesta ja käyttövirrasta. Voimme toimittaa yksityiskohtaisen luotettavuusraportin pätevistä projekteista.

Valmistus ja laadunvalvonta

NTC-sirut valmistetaan omassa laitoksessamme keraamisia työstötekniikoita käyttäen. Valmistusprosessi sisältää jauheen valmistuksen, teippivalun, elektroditulostuksen, sintrauksen, kuutioimisen ja lopullisen sähkötestauksen. Hallitsemme materiaalin koostumusta talon sisällä, mikä mahdollistaa B-arvon ja vastusominaisuuksien säätämisen.

Jokainen erä on testattu:

● Kestävyys 25 °C:ssa käyttämällä tarkkaa vakiolämpötilahaudetta

● B-arvo laskettu resistanssimittauksista 25°C ja 50°C

● Silmämääräinen tarkastus suurennuksen aikana

● Eristysvastus

● Valinnainen lämpökierto asiakkaan pyynnöstä

Testitiedot arkistoidaan ja ne voidaan asettaa saataville jokaisen lähetyksen yhteydessä. Tuemme myös asiakaskohtaisia ​​saapuvien tarkastusmenettelyjä.

Valintaopas

Ota huomioon seuraavat tekijät valitaksesi oikean NTC-termistorin optiselle moduulillesi:

1. R25 arvo

Yleiset arvot ovat 10 kΩ ja 100 kΩ. Pienemmät vastusarvot kuluttavat enemmän mittausvirtaa, mutta ovat vähemmän herkkiä melulle. Suuremmat vastusarvot on helpompi mitata yksinkertaisilla ADC-piireillä. Valinta riippuu usein moduulissa käytetystä TEC-ohjaimen IC:stä. Monet laserohjain- ja TEC-ohjainpiirit on optimoitu tietylle NTC-resistanssialueelle, tyypillisesti 10 kΩ tai 50 kΩ.

2. B-arvo

B-arvo määrittää, kuinka paljon vastus muuttuu asteittain. Korkeampi B-arvo antaa suuremman vastuksen muutoksen astetta kohden, mikä voi parantaa lämpötilan erottelukykyä. Erittäin korkea B-arvo tarkoittaa kuitenkin myös, että resistanssi tulee erittäin korkeaksi matalissa lämpötiloissa, mikä voi ylittää mittauspiirin tuloalueen. B25/50 = 3435 K on yleinen kompromissi optisille moduuleille, jotka toimivat -10 °C - +75 °C.

3. Toleranssi

Resistanssitoleranssi ja B-arvon toleranssi vaikuttavat suoraan lämpötilan mittaustarkkuuteen. ±1 % resistanssitoleranssi yhdistettynä ±1 % B-arvon toleranssiin johtaa noin ±0,3°C:n alkulämpötilavirheeseen 25°C:ssa. DWDM-sovelluksissa, joissa aallonpituuden vakauden on oltava ±0,01 nm:n sisällä, tämä virhe voi olla liian suuri. Kalibrointivaihe moduulin laiteohjelmistossa voi kompensoida alkutoleranssia, mutta toleranssin on oltava riittävän tiukka, jotta kalibrointi pysyy voimassa koko toiminta-alueella.

4. Pakkaus ja liimaus

NTC:n tulee mahtua optisen moduulin sisällä olevaan vapaaseen tilaan. Paljaat lastut tarjoavat pienimmän jalanjäljen, mutta vaativat lankaliitoksen tai stanssauslaitteiston. Esiasennetut lastut keraamisiin telineisiin yksinkertaistavat kokoamista, mutta lisäävät korkeutta. Voimme tarjota molemmat vaihtoehdot ja neuvoa parhaan valinnan tuotantolinjallesi.

5. Itsekuumeneva

Mittausvirta on pidettävä alhaisena. 10 kΩ NTC:lle, jonka hajoamiskerroin on 1,5 mW/°C, suurin mittausvirta 0,1 °C:n itsekuumenemiselle on noin 120 µA. Jos TEC-ohjaimesi käyttää suurempaa virtaa, harkitse pienempää resistanssia NTC:tä tai suurempaa sirua, jolla on korkeampi hajoamiskerroin.

Jos olet epävarma, mitkä parametrit valita, ilmoita TEC-ohjaimesi osanumero ja tavoitelämpötila-alue. Voimme suositella yhteensopivaa NTC-kokoonpanoa.

Tyypilliset sovellukset

SFP- ja QSFP-optiset lähetin-vastaanottimet

NTC-termistoreja käytetään moduulin sisällä valvomaan laserin lämpötilaa. Signaali syötetään TEC-säätimeen, joka pitää laserin kiinteässä lämpötilassa, tyypillisesti 25°C tai 45°C laserin suunnittelusta riippuen.

DWDM ja koherentit moduulit

Kapeilla viivanleveyksillä ja aallonpituusvakailla lasereilla NTC-tarkkuus on kriittinen. Säätösilmukan on pidettävä lämpötila ±0,1 °C:n sisällä, jotta aallonpituus pysyy määritellyn kanavaruudukon sisällä.

Laserdiodialustat

Paljaissa laserdiodipakkauksissa NTC on kiinnitetty samaan osaan kuin lasersiru. Tämä tarjoaa suoran lämpötilan havaitsemisen ilman ylimääräistä lämpömassaa.

Tietoliikenteen tukiasemat ja ulkoilulaitteet

NTC-termistoreja käytetään myös ulkoisten optisten vahvistimien ja lähetin-vastaanottimien lämpötilanvalvontapiireissä, joissa ympäristön lämpötilan vaihtelut voivat olla suuria.

Usein kysytyt kysymykset

K: Mitä eroa on R25- ja B-arvon välillä?

V: R25 on vastus 25 °C:ssa. B-arvo kuvaa vastuksen muutosta lämpötilan mukaan. Molempia parametreja tarvitaan vastuksen laskemiseen missä tahansa muussa lämpötilassa. Korkeampi B-arvo tarkoittaa, että vastus muuttuu enemmän tietyllä lämpötilan muutoksella.

K: Kuinka voin muuntaa vastuksen lämpötilaksi laiteohjelmistossani?

V: Yksinkertaisin tapa on käyttää hakutaulukkoa, joka on luotu R25- ja B-arvoista käyttämällä Steinhart-Hart-yhtälöä tai yksinkertaistettua B-yhtälöä. Monissa TEC-ohjaimen IC:issä on sisäänrakennetut muunnosalgoritmit. Voimme tarjota kerrointaulukon sinun NTC:llesi.

K: Voinko käyttää ±5 % toleranssia NTC:tä DWDM-moduulissa?

V: Se riippuu kalibrointimenettelystäsi. ±5 %:n resistanssitoleranssi yhdistettynä ±1 %:n B-toleranssiin johtaa yli ±1°C:n lämpötilavirheeseen ennen kalibrointia. Jos tuotantolinjasi suorittaa kertaluonteisen kalibroinnin tunnetussa lämpötilassa, alkupoikkeama voidaan poistaa. Mutta B-toleranssi vaikuttaa silti kaltevuuden tarkkuuteen. DWDM:lle suosittelemme vähintään ±1 % vastusta ja ±0,5 % B-arvoa.

K: Miksi itsekuumenemisella on väliä, jos mittausvirta on vain muutama sata mikroampeeria?

V: Pienetkin virrat voivat lämmittää termistorin ympäröivän lämpötilan yläpuolelle. 100 µA:n virta 10 kΩ NTC:n läpi hajottaa 0,1 mW. Hajoamiskertoimella 1,5 mW/°C tämä aiheuttaa 0,067°C lämpötilan nousun. Tiukasti kontrolloidussa lasermoduulissa tämä poikkeama voi olla merkittävä. Mittauspiirin tulee käyttää pienintä käytännön virtaa.

K: Annatko mukautettuja B-arvoja tai vastusarvoja?

V: Kyllä. Voimme säätää materiaalin koostumusta saavuttamaan mukautetut B-arvot alueella 3000 K - 4500 K ja voimme seuloa tiettyjä vastusarvoja tiukoilla toleransseilla. Vähimmäistilausmäärät ovat voimassa.

K: Voidaanko NTC kiinnittää suoraan lasersirun päälle?

V: Yleensä ei. NTC on asennettu alaliittimen tai TEC-kylmäpuolelle, ei laserfasetille. Suora kosketus lasersirun kanssa voi aiheuttaa sähkö- tai lämpömassaongelmia. Suosittelemme, että NTC asennetaan mahdollisimman lähelle laseria, mutta sähköeristettynä.

Yhteydenotto ja tekninen tuki

Jos haluat pyytää näytteitä tai yksityiskohtaista suositusta, toimita seuraavat tiedot:

● TEC-säätimen osanumero tai mittausvirta

● Laserin tavoitelämpötila

● Vaadittu lämpötilan tarkkuus

● Vapaata tilaa NTC:lle

● Asennusmenetelmä (lankojen liittäminen, juottaminen, epoksi)

● Odotettu vuosivolyymi

Vastaamme yhden arkipäivän kuluessa ja voimme toimittaa näytteitä arviointia varten.