MPM38x4C系列和MPM3864在光模块中的应用？

Casey.Zheng · 2023 年7 月 26 日 07:23

除了08年的奥运会，你还记得当时的手机上网速度吗？在诺基亚还是功能手机巨头的日子里，智能手机还是个新鲜货，改变时代的iPhone 3G才刚刚崭露头角。当时，100M的流量月包即可称得上是“流量自由”，能随意挥霍，无需苦恼于流量限制，也不需要每到月底即朋友圈“失联”。

时至今日，随便一个手机APP都是几十上百兆的安装包，几个软件一起更新，所耗流量往往上G，没有连上WIFI的话，可是万万不敢随意更新；闲暇时间刷抖音，发出笑声的同时，流量也在飞速消逝；上淘宝购物，一个页面的加载就需要好几兆流量的消耗；和远方亲人朋友视频通话，假如网速不够，便只能看着手机屏幕中暂停的脸庞，听着0.1倍慢放声音，满是无奈。

图1 加载中

一切的一切，都体现着现代生活对数据流量的巨大依赖。数据流通的速率和实时性要求不断提高，既是对运营商网络的考验，也是对互联网企业数据中心的考验。从接入网到城际网，从城际网到骨干网，数据在路由器交换机服务器之间来回传递，其流通过程的所有环节中，都存在着一个关键器件——光模块。

图2 数据交换

光模块是光通信的基石，其作用就是**“光电转换”**，接收光纤中传输的光信号，转换为电信号后发送给后级处理芯片；或是接收后级处理芯片的电信号，转换为光信号，通过光纤发射出去。光电转换传输间，承载着无数人的知识、生活、情感。

图3 光模块结构简图

近些年爆炸增长的数据流量需求，促使着光模块的快速迭代升级，传输速率不断攀升。使用功能更为强大的处理芯片，也意味着更大的功耗 ，以及更为严苛的电源需求，这让本来就结构紧凑的光模块雪上加霜，难以设计。MPS的电源模块产品线拥有种类繁多的模块产品，这些模块产品内部集成电感 和关键元件，具有集成度高，尺寸小，功率密度大 等优点，能显著降低电源设计难度，缩短客户产品设计周期，助力客户产品快速开发。

图4 MPS电源模块

下图是一个400G光模块的典型电源结构，MPS丰富多样的电源产品能为光模块提供性能优异的全套电源解决方案。

图5 MPS 400G光模块解决方案

MPM38x4C 系列

首先介绍的是MPM38x4C系列，该系列共有三款电源模块，是业界目前体积最小的小电流模块产品，分别是具有1A持续输出电流能力的MPM3814C，具有2A持续输出电流能力的MPM3824C，以及具有3A持续输出电流能力的MPM3834C。这三款芯片的引脚分布、三维尺寸和外围电路完全相同，能非常方便的进行相互替换。精心优化的内部结构，也给产品带来了极佳的EMC性能。

图6 MPM38x4C系列模块引脚图

MPM38x4C系列最少只需要四个外部元件，包含一个输入电容，一个输出电容，两个分压电阻。当EN接收到前级的使能信号后，模块会立即进行功率输出。设计人员按照数据手册中提供的信息，根据电源轨的电压需求，计算出分压电阻阻值，即可完成电源设计，极大简化了设计流程，让电源设计变得非常简单。MPS对该系列产品的引脚分布也做了优化，可以根据手册中的布板样例进行布板，极大降低了设计师的工作负担。

图7 MPM38x4C系列推荐布板样例

MPM38x4C系列的关键参数如下所示：

结构紧凑，薄至1.2mm，三维仅为2.5mm2.5mm1.2mm
宽广的输入电压范围，上至6V，下至2.75V
输出电压最低可至0.6V
1.25M开关频率
最大1A/2A/3A持续输出电流
保护功能齐全，包括：短路保护（SCP）, 过流保护（OCP）, 过温保护（OTP）
强制连续电流模式（FCCM），轻载情况下一样具有极小的输出纹波
提供PG和EN引脚，便于客户进行时序控制

图8 MPM3814C典型电路图

MPM38x4C系列在极小的尺寸下实现了优异的电压转换效率：

图9 MPM3814C效率曲线

图10 MPM3824C效率曲线

图11 MPM3834C效率曲线

MPM38x4C系列具有超高的开关频率，MPM3814C开关频率为2.2MHz，MPM3824C/3834C开关频率为1.25MHz。即使只有一颗22μF输出电容情况下，仍然具有极小的输出电压纹波。下图分别是MPM38x4C系列模块在5V输入、1.2V输出条件下的纹波波形。