(57)【要約】【課題】光通信素子が周囲温度変化に拘わらず一定温度を維持するように制御する温度制御装置及び方法を提供する。【解決手段】本発明は、温度制御対象素子の現在温度を感知する温度センサーと、温度センサーにより感知された現在温度と温度制御対象素子の適正動作温度である設定温度を比較する温度比較部とを備え、現在温度と設定温度が同一になるように制御する温度制御装置において、温度比較部が、＋端子と−端子にそれぞれ入力される信号差を出力する差動増幅器と、第１抵抗パッド〜第４抵抗パッドを備えて温度センサーの種類に従いその第１抵抗パッド〜第４抵抗パッド相互間の短絡を異ならせ、差動増幅器に入力される信号の極性を変化させることで、温度センサーの種類に拘わらず、一つのＰＣＢを使用して、ＰＣＴセンサーとＮＴＣセンサーの温度センサーを同時に使用することができるようになる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　温度制御対象素子の現在温度を感知する温度センサーと、該温度センサーにより感知された現在温度と温度制御対象素子の適正動作温度である設定温度を比較する温度比較部と、を備え、現在温度と設定温度が同一になるように制御する温度制御装置において、
　温度比較部が、
　陽極端子及び陰極端子にそれぞれ入力される信号差を出力する差動増幅器と、
　前記温度センサーに接続される第１抵抗パッドと、
　該第１抵抗パッドから離隔されて前記差動増幅器の陽極端子に接続された第２抵抗パッドと、
　前記第１抵抗パッド及び第２抵抗パッドから離隔されて前記差動増幅器の陰極端子に接続された第３抵抗パッドと、
　前記第１抵抗パッド〜第３抵抗パッドから離隔されて前記設定温度に対応する信号を受信する第４抵抗パッドと、を備え、
　前記温度センサーの種類に従って、前記第１抵抗パッド〜第４抵抗パッド相互間の短絡を異ならせ、前記差動増幅器に入力される信号の極性を変化させることを特徴とする光通信素子の温度制御装置。
【請求項２】
　温度センサーがＮＴＣセンサーであり、
　第１抵抗パッドと第２抵抗パッドが互いに短絡され、第３抵抗パッドと第４抵抗パッドが互いに短絡された請求項１記載の光通信素子の温度制御装置。
【請求項３】
　温度センサーがＰＴＣセンサーであり、
　第１抵抗パッドと第３抵抗パッドが互いに短絡され、第２抵抗パッドと第４抵抗パッドが互いに短絡された請求項１記載の光通信素子の温度制御装置。
【請求項４】
　抵抗パッド間の短絡は０Ωの値を有する抵抗体を通じて遂行される請求項１記載の光通信素子の温度制御装置。
【請求項５】
　光通信素子の温度制御方法において、
　光通信素子の現在温度を検出する過程と、
　該現在温度と設定温度を比較する過程と、
　前記現在温度と設定温度の温度差を示す信号を生成する過程と、
　温度センサーの種類に従って差動増幅器に入力される信号の極性を変化させるために相互間の短絡を異なるようにする複数の抵抗パッドを提供する過程と、からなることを特徴とする光通信素子の温度制御方法。
　
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は光通信素子が周囲温度変化に拘わらず一定の温度を維持するように制御する温度制御装置及び温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　一般的に、波長分割多重(Wavelength Division Multiplexing:ＷＤＭ)用レーザーダイオード及びアレイ導波路回折格子(Arrayed Wavelength Grating:ＡＷＧ)は周囲温度変化に敏感な光通信素子である。このような光通信素子は、ＷＤＭ光伝送及びＷＤＭ−ＰＯＮ(Passive Optical Network)伝送における伝送光信号の波長遷移を抑制し、また、逆多重化光信号の波長安定化のために、一定の温度を維持するための温度制御装置を使用することが好ましく、これにより隣接光チャネルの干渉を受けない安定した光システムを具現する。
【０００３】
　図１は一般的な光通信素子の温度制御装置の構成を示すブロック図であり、温度制御装置は、温度センサー１０、温度比較部２０、ＰＩＤ制御部３０、電流供給部４０及び温度制御部５０で構成される。
【０００４】
　温度センサー１０はＡＷＧのような光通信素子６０の現在温度を感知する。温度センサーには温度変化に応じて抵抗値が変わる白金測温抵抗体又はサーミスタ(thermistor)を使用する。白金測温抵抗体は温度が増加するにつれて抵抗値が増加する正の温度係数(Positive Temperature Coefficient:ＰＴＣ)特性を有しており、サーミスタは使用される材料に従ってＰＴＣ又は負の温度係数(Negative Temperature Coefficient:ＮＴＣ)特性を有する。
【０００５】
　温度比較部２０では設定温度と現在温度を比較して設定温度の電圧値と現在温度の電圧値の差である誤差電圧値Verrを出力する。温度制御部２０は汎用マイクロコントローラとＤＡＣ(Digital-to-Analog Converter)を利用して電圧値を印加するか、又は、直接、電圧値Vrefを印加することで、設定温度を設定する。温度制御部２０はＡＷＧのような光通信素子６０に取り付けられた温度センサー１０の抵抗値を読み出した後、この抵抗値を電圧値Vcurに変換して設定温度と比較する。比較された誤差電圧値VerrはＰＩＤ制御部３０に印加される。
【０００６】
　ＰＩＤ制御部３０は温度比較部２０から誤差電圧値Verrを受信して設定温度と現在温度が一致するように出力電圧を調節して電流供給部４０に印加する。ＰＩＤ制御部は光通信素子の温度変化特性に従ってＰ、ＰＩ、ＰＤ、ＰＩＤ制御回路などを使用することができる。
【０００７】
　電流供給部４０はパワーＯＰアンプ（演算増幅器）(Power Operational Amplifier：ＯＰＡ)又はパルス幅変調(Pulse Width Modulation：ＰＷＤ)ドライバを利用してＰＩＤ制御部３０からの出力電圧を増幅し、高電流を温度制御部５０に供給する。
【０００８】
　温度制御部５０は電流供給部４０から印加された高電流により温度制御対象である光通信素子６０の温度を制御する。この時、温度制御部５０に印加される電流の極性は、温度比較部２０で決定された設定温度の電圧値と現在温度の電圧値の差である誤差電圧値Verrの極性により決定される。誤差電圧値Verrが正(＋)の電圧値を示すと正の電流が供給され、誤差電圧値Verrが負(−)の電圧値を示すと負の電流が供給される。このような温度制御素子にはヒーター(heater)、熱電気冷却器(Thermoelectric Cooler:ＴＥＣ)などがある。一般的に、ＴＥＣは、印加電流の極性に応じて温度制御対象に熱を加えるか又は冷却する素子であり、ＷＤＭ用レーザーダイオードの温度維持のために使用される。ＡＷＧに対してＴＥＣ又はヒーターが使用されると、ヒーターは印加される電流の極性に拘わらず温度制御対象に熱を供給するようになる。
【０００９】
　このような構成を有する温度制御装置では、ＯＰＡを利用した差動増幅器(differential amplifier)及びＯＰＡを利用して精密な誤差増幅ができるように計測増幅器(Instrument Amplifier:ＩＡ)回路を利用して現在温度と設定温度の電圧値を比較する。
【００１０】
　図２は従来の光通信素子に使用する温度制御装置の温度比較部の構成を示す図である。先ず、温度比較部でＩＡを利用し、温度センサーに白金測温抵抗体５１を使用した場合を説明する。
【００１１】
　白金測温抵抗体の温度に従う抵抗変化特性は０℃で１００Ωであり、温度が１℃増加するごとに０．３８５Ωずつ抵抗値が増加するＰＴＣ特性を有している。白金測温抵抗体の抵抗値を電圧に変換する場合、基準電圧Vrefを３Ｖ、抵抗値Ｒを１００Ω、及び、設定温度を７０℃と仮定すると、設定温度の電圧値(SET TEMPERATURE VOLTAGE）Ｖ１が１．６７８Ｖに設定されると共にＩＡ２１の＋端子に入力され、現在温度の電圧値Ｖ２がＩＡ２１の−端子に入力される。そして、温度比較部の出力誤差電圧値が＋極性をもって、電流供給で＋極性の電流により温度を維持するように機能するヒーター又はＴＥＣに印加されて、所望する温度を維持するようになる。
【００１２】
　次に、ＮＴＣ特性を有するサーミスタ５１を使用した温度センサーについて説明する。このサーミスタ５１は２５℃で１００ｋΩ及び７０℃で１４．６ｋΩ程度の抵抗値を示す。ここで、抵抗値Ｒを１００ｋΩとすると、設定温度の電圧値が約０．３８２Ｖに設定される。この設定温度の電圧値がＩＡの−端子に入力され、現在温度の電圧値がＩＡの＋端子に入力されＰＩＤ制御を通じてＴＥＣ又はヒーターに電流を供給するようになる。
【００１３】
　しかし、このようなＰＴＣセンサーを使用する場合は現在温度の電圧値を増加させながら設定温度に近似させるようになり、ＮＴＣセンサーを使用する場合は現在温度の電圧値を減少させながら設定温度に近似させるようになる。従って、ＰＴＣセンサーの場合には現在温度の電圧値がＩＡの＋端子に入力され、ＮＴＣセンサーの場合には現在温度の電圧値がＩＡの−端子に入力されるので、一つのプリント回路基板(Printed Circuit Board：ＰＣＢ)で同時にＰＴＣ及びＮＴＣセンサーを使用するには制限がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
　従って、このような問題点を解決するための本発明の目的は、温度センサーの種類に拘わらず一つのＰＣＢを用いて、ＰＴＣセンサーとＮＴＣセンサーを同時に受用することができる光通信素子の温度制御装置及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
　このような目的を達成するために本発明は、温度制御対象素子の現在温度を感知する温度センサーと、温度センサーにより感知された現在温度と温度制御対象素子の適正動作温度である設定温度を比較する温度比較部と、を備え、現在温度と設定温度が同一になるように制御する温度制御装置において、温度比較部が、陽極(＋)及び陰極(−)端子にそれぞれ入力される信号差を出力する差動増幅器と、温度センサーに接続される第１抵抗パッドと、第１抵抗パッドから離隔されて差動増幅器の陽極端子に接続された第２抵抗パッドと、第１抵抗パッド及び第２抵抗パッドから離隔されて差動増幅器の陰極端子に接続された第３抵抗パッドと、第１抵抗パッド〜第３抵抗パッドから離隔されて設定温度に対応する信号を受信する第４抵抗パッドと、を備え、温度センサーの種類に従って、第１抵抗パッド〜第４抵抗パッド相互間の短絡を異ならせ、差動増幅器に入力される信号の極性を変化させることを特徴とする光通信素子の温度制御装置を開示する。
【００１６】
　この装置で温度センサーがＮＴＣ(Negative Temperature Coefficient)センサーであり、第１抵抗パッドと第２抵抗パッドが互いに短絡され、第３抵抗パッドと第４抵抗パッドが互いに短絡されているとよい。
【００１７】
　また、温度センサーがＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)センサーであり、第１抵抗パッドと第３抵抗パッドが互いに短絡され、第２抵抗パッドと第４抵抗パッドが互いに短絡されているとよい。
【００１８】
抵抗パッド間の短絡は０Ωの値を有する抵抗体を通じて遂行されるとよい。
【００１９】
　さらに本発明では、光通信素子の現在温度を検出する過程と、現在温度と設定温度を比較する過程と、現在温度と設定温度の温度差を示す信号を生成する過程と、温度センサーの種類に従って差動増幅器に入力される信号の極性を変化させるために相互間の短絡を異なるようにする複数の抵抗パッドを提供する過程と、からなることを特徴とする光通信素子の温度制御方法も提供する。
【発明の効果】
【００２０】
　本発明によれば、温度制御装置に使用される温度センサーの種類に従って、選択的に、第１〜第４抵抗パッドの相互間の短絡方法を異なるようにして差動増幅器に入力される信号の極性を変化させることができるので、ＰＴＣセンサー及びＮＴＣセンサーを同時に使用することができるようになり、ＰＣＢ製作に要する費用を低減することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
　以下、本発明に従う好適な一実施形態について図３〜図５を参照しつつ詳細に説明する。各図において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号及び符号を表示していることに注意すべきである。また下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
【００２２】
　図３は本発明の一実施形態に従う光通信素子に使用する温度制御装置の温度比較部のＰＣＢレイアウトである。
【００２３】
　図３に示したように、本発明の一実施形態に従う温度制御装置の温度比較部は、例えばＩＡやＯＰＡなどの差動増幅器１００に、ＰＣＢにおけるフロントエンドの抵抗パッド１、２、３、４を利用して＋入力及び−入力ができるように設計された構造である。
【００２４】
　抵抗パッドは、温度センサーに接続される第１抵抗パッド１と、差動増幅器１００の−端子に接続される第２抵抗パッド２と、差動増幅器１００の＋端子に接続される第３抵抗パッド３と、設定温度に対応する信号を受信する第４抵抗パッド４と、から構成される。各抵抗パッド１、２、３、４の縦横の間隔は同一であり、どの入力端子に信号が入力されるかによって２つの抵抗パッドを短絡(short)させる方法が決定される。これを図４及び図５に基づいて具体的に説明する。
【００２５】
　図４はＮＴＣセンサーを使用する場合のＰＣＢレイアウトである。ＮＴＣセンサーを使用する温度制御装置の場合、現在温度の電圧値が設定温度の電圧値よりも大きいと、温度制御を通じて現在温度の電圧値を減少させる。この場合、現在温度の電圧値はＩＡ１００の＋端子に入力され、設定温度の電圧値はＩＡ１００の−端子に入力される。
【００２６】
　図４を参照すると、ＮＴＣセンサーを通じて感知された現在温度をＩＡ１００の＋端子に入力するために、第１抵抗パッド１と第２抵抗パッド２との間を０Ωの値を有する抵抗体１２を利用して短絡させる。また、設定温度をＩＡ１００の−端子に入力するために、第３抵抗パッド３と第４抵抗パッド４との間を０Ωの値を有する抵抗体３４を利用して短絡させる。
【００２７】
　図５はＰＴＣセンサーを使用する場合のＰＣＢレイアウトである。ＰＴＣセンサーを使用する温度制御装置の場合、現在温度の電圧値が設定温度の電圧値よりも小さいと、温度制御を通じて現在温度の電圧値を増加させる。この場合、現在温度の電圧値はＩＡの−端子に入力され、設定温度の電圧値はＩＡの＋端子に入力される。
【００２８】
　図５を参照すると、ＰＴＣセンサーを通じて感知された現在温度をＩＡ１００の−端子に入力するために、第１抵抗パッド１と第３抵抗パッド３との間を０Ωの値を有する抵抗体１３を利用して短絡させる。また、設定温度をＩＡの＋端子に入力するために、第２抵抗パッド２と第４抵抗パッド４との間を０Ωの値を有する抵抗体２４を利用して短絡させる。
【００２９】
　以上、本発明を具体的な一実施形態に基づいて説明したが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が当該技術分野における通常の知識を持つ者により可能なのは明らかである。例えば、温度制御装置以外に、ＩＡ又はＯＰアンプの入力端子に印加される電圧を抵抗パッドの短絡方法に従って変えることができる。従って、本発明の範囲は前述の一実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲だけではなく、これと均等なものにより定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一般的な光通信素子に使用する温度制御装置の構成を示すブロック図。
【図２】従来の光通信素子の温度制御装置の温度比較部の構成を示す図。
【図３】本発明の一実施形態に従う光通信素子に使用する温度制御装置の温度比較部のＰＣＢレイアウト。
【図４】本発明の一実施形態に従う、ＮＴＣを有する温度センサーを使用する場合の温度比較部のＰＣＢレイアウト。
【図５】本発明の一実施形態に従う、ＰＴＣを有する温度センサーを使用する場合の温度比較部のＰＣＢレイアウト。
【符号の説明】
【００３１】
１〜４　抵抗パッド
１２，１３，２４，３４　抵抗体
１００　ＩＡ又はＯＰＡ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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