وعلى خلفية التطور السريع لمراكز البيانات، والاتصالات الخلوية من الجيل الخامس (5G)، والحوسبة السحابية، أصبحت الوحدات الضوئية مكوّنات أساسية في نقل البيانات عالي السرعة، وتزداد باستمرار متطلبات الأداء والموثوقية الخاصة بها. وباعتبارها مكوّنًا سلبيًّا رئيسيًّا في دوائر إدارة الطاقة، فإن اختيار المحث يؤثر مباشرةً في الأداء العام للنقل وكفاءة استهلاك الطاقة والاستقرار على المدى الطويل للوحدات الضوئية.
الوظيفة الأساسية لوحدة الإرسال الضوئي هي تحقيق تحويل ثنائي الاتجاه الفعّال بين الإشارات الكهربائية والإشارات الضوئية—أي تحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات ضوئية في طرف الإرسال لنقلها عبر الألياف البصرية، ثم إعادة تحويل الإشارات الضوئية بدقة إلى إشارات كهربائية في طرف الاستقبال. ويعتمد هذا العملية على التشغيل المتناسق لمجموعة من الكتل الوظيفية مثل دائرة تشغيل الليزر (LD Driver)، والمُضخِّم التحويلي للتيار (TIA)، ووحدة استرجاع الساعة والبيانات، ووحدة التحكم الدقيق (Microcontroller). ولضمان تزويد الرقائق العاملة عند مستويات جهد مختلفة بتغذية كهربائية مستقرة، تصبح دائرة التحويل المباشر-المباشر (DC-DC) محور بنية الطاقة في وحدة الإرسال الضوئي، بينما يُعد الملف الحثي (Inductor) المكوّن الأساسي الذي يضمن استقرار التغذية الكهربائية ويدعم انتقال الإشارات عالي السرعة بشكل موثوق.
الشكل ١. مخطط مبدأ عمل وحدة الإرسال الضوئي
1- الدور الذي تؤديه المحاثات واختيارها في دوائر التحويل المباشر-المباشر الفعّالة
تستخدم وحدات الأجهزة البصرية عادةً جهود إدخال تبلغ 5 فولت / 3.3 فولت، ثم تقوم بتحويلها إلى جهود أقل مثل 1.8 فولت و1.2 فولت عبر دوائر خفض الجهد من نوع باك (Buck) لتغذية الرقائق الأساسية مثل مشغّلات الليزر ومُضخِّمات التيار-المقاومة (Transimpedance Amplifiers). ويمكن أن يؤدي اختيار الملف الحثي المناسب إلى تحسين كفاءة تحويل الطاقة بشكل ملحوظ، وتحسين استجابة الظروف العابرة، وتعزيز استقرار النظام.
شركة CODACA صب القوة الخنق يستخدم مسحوق سبيكة منخفض الفقد تم تطويره ذاتيًا. ويتميّز هذا المحث بفقد منخفض وكفاءة عالية ونطاق تشغيل واسع من الترددات وضجيج همسٍ فائق الانخفاض. كما أن تصميمه الهيكلي الرقيق يساعد على توفير مساحة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، ويدعم التركيب عالي الكثافة، ويوفّر قدرة ممتازة على مقاومة التشبع الناتج عن تأثير التيار المستمر (DC bias). ويمكنه التعامل بكفاءة مع الارتفاعات المفاجئة في تيار الحمل، ومنع التقلبات الجهدية الناتجة عن تشبع القلب المغناطيسي، وبالتالي ضمان استقرار قدرة الإخراج الضوئي لمُحرّك الليزر، وتلبية المتطلبات الصارمة التي تفرضها وحدات الإرسال الضوئي فيما يتعلّق بالتردد العالي، والفقد المنخفض، والحجم الصغير، وكثافة القدرة العالية، والموثوقية العالية.
النماذج الموصى بها: CSAG، CSAC، CSAB، CSEB-H، CSEG-H، CSHB، KSTB، إلخ.
2- الاستخدام في كبح الضوضاء ومرشحات التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)
تدمج وحدات الأجهزة البصرية دوائر رقمية عالية السرعة ومصادر طاقة تبديلية عالية التردد، ما يجعلها عرضةً للتداخل الضوضائي في نطاق الميجاهرتز إلى الجيجاهرتز، وكذلك معرَّضةً للإشعاع الكهرومغناطيسي الخارجي. ويمكن لاستخدام حبة ترددية عالية التردد أن يكبح الضوضاء عالية التردد بكفاءة، ويضمن سلامة الإشارة في تعديل الليزر والاستقبال الضوئي-الكهربائي، ويحسّن قدرة النظام على مقاومة التداخل وجودة الاتصال.
النماذج الموصى بها: CPB، CFB، إلخ.
وحدة الإرسال الضوئي هي منتج متكامل على مستوى النظام، ويعكس تركيبها جوهر تقنية الإلكترونيات الضوئية الحديثة. فمنذ المكونات البصرية الدقيقة وحتى الدوائر الإلكترونية عالية السرعة، ومن التحكم الرقمي الذكي إلى إدارة الطاقة الفعّالة، يلعب كل جزءٍ دورًا لا غنى عنه. وعلى الرغم من صغر حجم الملفوف الكهربائي (المُحَث)، فإنه عنصرٌ لا غنى عنه في تحويل الطاقة وكبت الضوضاء واستقرار النظام ككل.
وبما أن تقنية الاتصالات الضوئية تتطور نحو معدلات نقل بيانات تبلغ ٨٠٠ جيجابت/ثانية و١,٦ تيرابت/ثانية بل وأعلى من ذلك، فإن اختيار الملفوفات الكهربائية سيكتسب أهمية متزايدة فيما يتعلق بالتردد العالي وانخفاض الفقد، والتصغير، وكثافة القدرة العالية، والموثوقية العالية. ومن خلال الابتكار في المواد، والتحسين الهيكلي، والتصميم المُغطّى بالكامل، توفر ملفوفات CODACA حلول إدارة طاقة عالية الأداء ومستقرة للغاية للوحدات الضوئية من الجيل القادم، مما يسهم في تطور أنظمة الاتصالات نحو سرعات أعلى، واستهلاك طاقة أقل، وحجم أصغر.
EN