CN102646917A - 一种激光投影机激光光源的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光投影机激光光源的驱动电路，该驱动电路包括输入接口、第一驱动产生电路、第二驱动产生电路和输出接口，其中第一驱动产生电路和第二驱动产生电路是两路并行的驱动产生电路，在输入接口与输出接口之间对称分布，该两路并行的驱动产生电路集成在一起，通过输入接口与外部供电系统连接，通过输出接口将转换后的电压输出。利用本发明，满足了激光投影机的激光光源的电气需求，同时大幅度地缩小驱动电路板的体积，并实现对激光器功率的控制，设置电流控制功能，精确控制出射光的配比。

Description

一种激光投影机激光光源的驱动电路

技术领域

本发明涉及激光投影机技术领域，尤其涉及一种激光投影机激光光源的驱动电路。

背景技术

目前投影技术日新月异，随着科技的发展，投影行业也发展到了一个至高的领域，主要通过把传统庞大的投影机精巧化、便携化、微小化、娱乐化、实用化，使投影技术更加贴近生活和娱乐。

目前，大部分投影机使用金属卤素灯(Metal Halide)，在点亮状态时，灯泡两端电压60-80V左右，灯泡内气体压力大于10kg/cm，温度则有上千度，灯丝处于半熔状态。因此，在开机状态下严禁震动和搬移投影机，以防止灯泡炸裂，停止使用后也不能马上断开电源，要让机器散热完成后自动停机，在机器散热状态断电造成的损坏是投影机最常见的返修原因之一。另外，开关机次数对灯泡寿命也有很大影响。LCD、DLP和LCLV投影机都有外光源，其寿命直接关系到投影机的使用成本，如LCD投影机的灯炮寿命一般为2000小时。

传统投影机画面差、光源寿命短、环境要求高等缺陷，迟迟未能在家庭中普及。而激光投影机出现或许能一扫过去人们对投影仪印象，甚至取代电视开创一个全新视觉时代。在光源的寿命方面，激光直接把投影机带入了“零耗材”时代。激光光源模组在使用过程中发热量小，温度非常低，寿命可达2万小时以上，是传统投影机的10倍。且在使用期间，光源几乎没有衰减。除此之外，色彩覆盖率高是激光投影机的另一大特点。

激光器对电路驱动有着严格的要求，产生高亮度的大功率激光器所需要的控制电压和电流更加严格。普通的激光器驱动电路体积较大，很难满足在体积有限的投影机内作为激光器光源的驱动要求。在最小的体积前提下实现对激光器电器参数的要求，并能根据系统的要求产生相应的变化，使投影机工作在最合适的功率和电压下，是一个很有挑战的工作。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有激光器驱动电路的上述缺点，本发明提供了一种激光投影机激光光源的驱动电路，以满足激光投影机的激光光源的电气需求，同时大幅度地缩小驱动电路板的体积，并实现对激光器功率的控制，设置电流控制功能，精确控制出射光的配比。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种激光投影机激光光源的驱动电路，该驱动电路包括输入接口000、第一驱动产生电路10、第二驱动产生电路20和输出接口001，其中第一驱动产生电路10和第二驱动产生电路20是两路并行的驱动产生电路，在输入接口000与输出接口001之间对称分布，该两路并行的驱动产生电路集成在一起，通过输入接口000与外部供电系统连接，通过输出接口001将转换后的电压输出。

上述方案中，所述第一驱动产生电路10包括：第一输入电流监测电路11，用于对检测到的电流进行读取并显示在外部界面上，并通过此电流的值进行系统供电的软件控制；第一DC/DC升压电路12，用于将供向主控电路板的标准电压转换为输出电压，该输出电压可供连接于输出接口001后的负载使用；第一过流过压保护电路13，用于调节反馈回第一DC/DC升压电路12的反馈电压，从而根据激光器的性能和要求确定合适的反馈电压；以及与输出接口001串联的第一输出电流监测电路14，用于监测输出电压和输出电流的大小，其与第一过流过压保护电路13一起，实现对输出的硬件保护，在硬件响应时间内实现在发生过流和过压的情况时对电路的切断操作。

上述方案中，所述主控电路板连接于输入接口000，并通过输入接口000向该驱动电路发送控制信号，发送的控制信号经过第一输入电流监测电路11后进入第一DC/DC升压电路12，经过升压恒流处理后，从输出接口001直接输出。

上述方案中，所述第一输出电流监测电路14还与第一过流过压保护电路13相连接，对电流和电压实时监控，实现对输出的硬件保护，在发生过流和过压的情况时在硬件响应时间内对电路进行切断操作，从而完成整个系统的安全有序运行。

上述方案中，所述第一输入电流监测电路11与第一输出电流监测电路14结构相同，均包括采样电阻111和放大电路芯片114，用以测定采样电阻的分压，并反馈给控制系统，通过计算确定电流的大小。

上述方案中，所述第一输入电流监测电路11与第一输出电流监测电路14结构相同，均是通过串联采样电阻111的方式实现，通过采样电阻分压的方式，经过测定电阻间的电压值来确定电阻的分压，从而确定电流大小。

上述方案中，所述采样电阻111产生的分压值，接入放大电路芯片114，产生可供单片机进行准确AD转换的电压；通过放大电路芯片114的分压，放大后输出为I_SENCE信号112，I_SENCE信号112通过输出接口001连接到驱动电路外部主控电路的AD转换管脚。

上述方案中，所述采样电阻111选用0.015欧的电阻。

上述方案中，所述第一DC/DC升压电路12，其输入为控制电路板通过输入接口000及第一输入电流监测电路11输入的控制信号122、和第一过流过压保护电路13的反馈信号输出134，其输出是通过输出接口001输出的，供连接于输出接口001后的电路板负载使用。

上述方案中，所述第一DC/DC升压电路12采用集成恒压输出的控制芯片121，控制信号122直接输入第一DC/DC升压电路12的控制芯片121；控制信号122中的PWM控制信号通过由外部控制打开的MOS管123，经过MOS管的线路通过一个电阻129和控制芯片121的INTVCC相连接，为了消除电压的抖动，连接一个有极电容1210进行滤波处理。

上述方案中，所述第一过流过压保护电路13是采用电流直接反馈的过流过压保护电路，包括伴随电路131、电位器132和数字电位器133，采用伴随电路的设计来实现对任意负载合适的反馈电压设计，根据负载的大小合适地选择电位器的阻值，控制恒压源的输出。

上述方案中，所述第一过流过压保护电路13的输入为第一DC/DC升压电路12的输出，输出连接到第一DC/DC升压电路12的控制信号；通过在恒压芯片外部设计电路实现对恒压芯片反馈管脚的电压控制；输出电压经过分压电阻，将合适的电压输入给伴随电路131，伴随电路131的输出分别连接到电位器132和数字电位器133上；地通过两个电阻分别接入到电位器132和数字电位器133的一端；信号通过比较可以得到反馈信号134，通过跳线设置将中间的端子输出为反馈信号134，反馈给第一DC/DC升压电路12；通过反馈电压，在恒压芯片内部实现对输出的控制。

上述方案中，所述第一驱动产生电路10和第二驱动产生电路20结构相同。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种激光投影机激光光源的驱动电路，由于合理设计了MOSFET实现对驱动回路的实时调节，所以满足了激光投影机的激光光源的电气需求，同时大幅度地缩小驱动电路板的体积，并实现对激光器功率的控制，设置电流控制功能，精确控制出射光的配比。

2、本发明提供的这种激光投影机激光光源的驱动电路，由于采用软件控制电路运行状态的设计，避免了过多电子器件的使用，电路板的体积得到了很大的缩小，制成的电路板尺寸控制在了15×3cm，厚度很小，可附着在系统主控制板之上，所占体积大大减小。电压输出稳定，电流输出恒定，通过多种反馈机制有效控制了系统安全性，在大功率下表现良好，有效地提高了LD激光器的发光平稳性和寿命。

附图说明

为了更好地理解本发明的技术方案，以下结合附图对本发明的实施方式作进一步的描述。

图1是依照本发明实施例的激光投影机激光光源的驱动电路的示意图。

图2是图1中输入电流监测电路或输出电流监测电路的电流采样原理图。

图3是图1中DC/DC升压电路的外接信号处理工作原理图。

图4是图1中输出电路和反馈电路的工作原理图。

图5是图1中过流过压保护电路的工作原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，图1是依照本发明实施例的激光投影机激光光源的驱动电路的示意图，该驱动电路由两路并行驱动产生电路构成，即第一驱动产生电路10和第二驱动产生电路20。第一驱动产生电路10和第二驱动产生电路20的实现方式完全相同，两个驱动产生电路在输入接口000与输出接口001之间对称分布，两路驱动电路集成在一起，同时通过输出接口001为激光器阵列供电，可以提供两倍于单个驱动产生电路的驱动能力，并且避免了大功率下较大幅度的波动，可以有效地控制纹波等多种不利因素。

第二驱动产生电路20结构与第一驱动产生电路10完全相同，下文仅以第一驱动产生电路10为例进行介绍。

该第一驱动产生电路10通过输入接口000与外部供电系统连接，通过输出接口001将转换后的电压输出。第一驱动产生电路10包括第一输入电流监测电路11、第一DC/DC升压电路12、第一过流过压保护电路13和第一输出电流监测电路14。第一输入电流监测电路11用于对检测到的电流进行读取并显示在外部界面上，并可以通过此电流的值进行系统供电的软件控制。第一DC/DC升压电路12用于将供向主控电路板的标准电压转换为输出电压，该输出电压可供连接于输出接口001后的电路板负载使用，以有效驱动激光器工作。第一过流过压保护电路13用于调节反馈回第一DC/DC升压电路12的反馈电压，从而可以根据激光器的性能和要求确定合适的反馈电压。第一输出电流监测电路14串联在输出接口001上，用于监测输出电压和输出电流的大小，其与第一过流过压保护电路13一起，实现对输出的硬件保护相应，在硬件相应时间内实现在发生过流和过压的情况时对电路的切断操作。

主控电路板连接于输入接口000，并通过输入接口000向该激光投影机激光光源的驱动电路发送控制信号，发送的控制信号经过第一输入电流监测电路11后进入第一DC/DC升压电路12，经过升压恒流处理后，从输出接口001直接输出。在输出接口001上连接有第一输出电流监测电路14。第一输出电流监测电路14还与第一过流过压保护电路13连接，对电流和电压实时监控，实现对输出的硬件保护，在发生过流和过压的情况时在硬件响应时间内对电路进行切断操作，从而完成整个系统的安全有序运行。

如图2所示，图2是图1中输入电流监测电路或输出电流监测电路的电流采样原理图。图1中的第一输入电流监测电路11、第一输出电流监测电路14、第二输入电流监测电路21和第二输出电流监测电路24，主要通过串联采样电阻111的方式实现。采样电阻111可选用0.015欧的电阻，对系统影响很小，通过采样电阻分压的方式，经过测定电阻间的电压值来确定电阻的分压，从而确定电流大小。采样电阻111产生的分压值，接入放大电路芯片114，产生可供单片机进行准确AD转换的电压。通过放大电路芯片114的分压，放大后输出为I_SENCE信号112，I_SENCE信号112通过输出接口001连接到驱动电路外部主控电路的AD转换管脚。第一输出电流监测电路14的结构与第一输入电流监测电路11的结构相同，此处不再赘述。

如图3所示，图3是图1中DC/DC升压电路的外接信号处理工作原理图。以第一DC/DC升压电路12为例，其输入为控制电路板通过输入接口000及第一输入电流监测电路11输入的控制信号122，和第一过流过压保护电路13的反馈信号输出134，其输出通过输出接口001输出，供连接于输出接口001后的电路板负载使用。

图3中，第一DC/DC升压电路12采用集成恒压输出的控制芯片121，控制信号122直接输入第一DC/DC升压电路12的控制芯片121；控制信号122中的PWM控制信号通过由外部控制打开的MOS管123，经过MOS管的线路通过一个电阻129和控制芯片121的INTVCC相连接，为了消除电压的抖动，连接一个有极电容1210进行滤波处理。

如图3所示，对芯片121需要一定电压的接口输入的信号，都和地之间通过电容相连，以保证输入给芯片121的信号尽可能地平稳。图3中FB作为负载直接反馈通过输出端口001直接与外部相连。图3中其他反馈和输出的外部电路如图4中所示。

如图4所示，图4是图1中输出电路和反馈电路的工作原理图。输出电路由ISN接口和地组成，在地和输出的负极接口之间由MOSFET 128连接。MOSFET 128的控制由集成恒压输出芯片121输出的PWM波形控制，集成恒压输出芯片121的门开关接口输出的波形控制MOSFET 128的开关，从而控制MOSFET 128的导通电阻，实现对电路输出电流的调节，控制输出给负载激光器的电流为恒定值。在正极输出端之前串联采样电阻124，可以在ISN和ISP接口之间产生相应电势差，根据两个端口之间的电势差判断系统是否过压，当电流过大时，采样电阻的分压达到阈值，SP和ISN之间的电压差异过大，系统输出过压，则恒压输出芯片钳断MOSFET 128，断开到激光器的连接。ISN和ISP接口之间的采样电阻124，根据我们负载需求的电流大小，辅以ISN和ISP之间额定电压差值计算得到。如图4所示，在SENCE接口和地之间串入阻值较小的电阻，在NMOSFET 126关闭时，SENSE接口保持低电平。当外部信号发生异常时，GATE接口被拉高，NMOSET打通，DC直接通过NMOSET和小阻值电阻与地相连，SENSE接口被相应拉高，在恒压芯片内部当SENSE端口拉高时，切断输出信号。此处的电阻127不宜过大，本设计为0.015欧姆比较适宜。

如图5所示，图5是图1中过流过压保护电路的工作原理图。本发明提供的激光投影机激光光源的驱动电路采用电流直接反馈的过流过压保护电路，以第一过流过压保护电路13为例，其输入为第一DC/DC升压电路12的输出，输出连接到DC/DC升压电路12的控制信号；通过在恒压芯片外部设计电路实现对恒压芯片反馈管脚的电压控制。输出电压经过分压电阻，将合适的电压输入给伴随电路131，伴随电路的输出分别连接到电位器132和电位计133上。地通过两个电阻，分别接入到电位器和电位计的一端。信号通过比较可以得到反馈信号134，通过跳线设置将中间的端子输出为反馈信号134，反馈给第一DC/DC升压电路12。通过反馈电压，在恒压芯片内部实现对输出的控制。电位计133为数字电位计，采用控制系统控制其阻值，实现对系统的全数字化控制。

在本发明提供的激光投影机激光光源的驱动电路中，由主控电路板通过输入接口直接控制的DC/DC升压电路，DC/DC升压电路接收系统主控电路发送的功率信息后，通过PWM调制信号改变变压幅度，输出相应的输出电压和电流。DC/DC升压电路包括输出电压反馈电路，根据反馈电压进行输出电压的控制，以保护激光器不被过高电压破坏。DC/DC升压电路输出的一部分通过反馈电路反馈回DC/DC升压电路，反馈电路包括放大器、单向导通二极管，并通过滤波电容与输出通道相连。反馈电流通道上，连接采样电阻，以监控输出端的电压和电流，并以此评估输出的电压和电流。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种激光投影机激光光源的驱动电路，其特征在于，该驱动电路包括输入接口(000)、第一驱动产生电路(10)、第二驱动产生电路(20)和输出接口(001)，其中第一驱动产生电路(10)和第二驱动产生电路(20)是两路并行的驱动产生电路，在输入接口(000)与输出接口(001)之间对称分布，该两路并行的驱动产生电路集成在一起，通过输入接口(000)与外部供电系统连接，通过输出接口(001)将转换后的电压输出。

2.根据权利要求1所述的激光投影机激光光源的驱动电路，其特征在于，所述第一驱动产生电路(10)包括：

第一输入电流监测电路(11)，用于对检测到的电流进行读取并显示在外部界面上，并通过此电流的值进行系统供电的软件控制；

第一DC/DC升压电路(12)，用于将供向主控电路板的标准电压转换为输出电压，该输出电压可供连接于输出接口(001)后的负载使用；

第一过流过压保护电路(13)，用于调节反馈回第一DC/DC升压电路(12)的反馈电压，从而根据激光器的性能和要求确定合适的反馈电压；以及

与输出接口(001)串联的第一输出电流监测电路(14)，用于监测输出电压和输出电流的大小，其与第一过流过压保护电路(13)一起，实现对输出的硬件保护，在硬件响应时间内实现在发生过流和过压的情况时对电路的切断操作。

3.根据权利要求2所述的激光投影机激光光源的驱动电路，其特征在于，所述主控电路板连接于输入接口(000)，并通过输入接口(000)向该驱动电路发送控制信号，发送的控制信号经过第一输入电流监测电路(11)后进入第一DC/DC升压电路(12)，经过升压恒流处理后，从输出接口(001)直接输出。

4.根据权利要求2所述的激光投影机激光光源的驱动电路，其特征在于，所述第一输出电流监测电路(14)还与第一过流过压保护电路(13)相连接，对电流和电压实时监控，实现对输出的硬件保护，在发生过流和过压的情况时在硬件响应时间内对电路进行切断操作，从而完成整个系统的安全有序运行。

5.根据权利要求2所述的激光投影机激光光源的驱动电路，其特征在于，所述第一输入电流监测电路(11)与第一输出电流监测电路(14)结构相同，均包括采样电阻(111)和放大电路芯片(114)，用以测定采样电阻的分压，并反馈给控制系统，通过计算确定电流的大小。

6.根据权利要求5所述的激光投影机激光光源的驱动电路，其特征在于，所述第一输入电流监测电路(11)与第一输出电流监测电路(14)结构相同，均是通过串联采样电阻(111)的方式实现，通过采样电阻分压的方式，经过测定电阻间的电压值来确定电阻的分压，从而确定电流大小。

7.根据权利要求6所述的激光投影机激光光源的驱动电路，其特征在于，所述采样电阻(111)产生的分压值，接入放大电路芯片(114)，产生可供单片机进行准确AD转换的电压；通过放大电路芯片(114)的分压，放大后输出为I_SENCE信号(112)，I_SENCE信号(112)通过输出接口(001)连接到驱动电路外部主控电路的AD转换管脚。

8.根据权利要求5所述的激光投影机激光光源的驱动电路，其特征在于，所述采样电阻(111)选用0.015欧的电阻。

9.根据权利要求2所述的激光投影机激光光源的驱动电路，其特征在于，所述第一DC/DC升压电路(12)，其输入为控制电路板通过输入接口(000)及第一输入电流监测电路(11)输入的控制信号(122)、和第一过流过压保护电路(13)的反馈信号输出(134)，其输出是通过输出接口(001)输出的，供连接于输出接口(001)后的电路板负载使用。

10.根据权利要求9所述的激光投影机激光光源的驱动电路，其特征在于，所述第一DC/DC升压电路(12)采用集成恒压输出的控制芯片(121)，控制信号(122)直接输入第一DC/DC升压电路(12)的控制芯片(121)；控制信号(122)中的PWM控制信号通过由外部控制打开的MOS管(123)，经过MOS管的线路通过一个电阻(129)和控制芯片(121)的INTVCC相连接，为了消除电压的抖动，连接一个有极电容(1210)进行滤波处理。

11.根据权利要求2所述的激光投影机激光光源的驱动电路，其特征在于，所述第一过流过压保护电路(13)是采用电流直接反馈的过流过压保护电路，包括伴随电路(131)、电位器(132)和数字电位器(133)，采用伴随电路的设计来实现对任意负载合适的反馈电压设计，根据负载的大小合适地选择电位器的阻值，控制恒压源的输出。

12.根据权利要求11所述的激光投影机激光光源的驱动电路，其特征在于，所述第一过流过压保护电路(13)的输入为第一DC/DC升压电路(12)的输出，输出连接到第一DC/DC升压电路(12)的控制信号；通过在恒压芯片外部设计电路实现对恒压芯片反馈管脚的电压控制；输出电压经过分压电阻，将合适的电压输入给伴随电路(131)，伴随电路(131)的输出分别连接到电位器(132)和数字电位器(133)上；地通过两个电阻分别接入到电位器(132)和数字电位器(133)的一端；信号通过比较可以得到反馈信号(134)，通过跳线设置将中间的端子输出为反馈信号(134)，反馈给第一DC/DC升压电路(12)；通过反馈电压，在恒压芯片内部实现对输出的控制。

13.根据权利要求1所述的激光投影机激光光源的驱动电路，其特征在于，所述第一驱动产生电路(10)和第二驱动产生电路(20)结构相同。

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