激光二极管阵列动态驱动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种激光二极管阵列动态驱动装置，包括PWM控制器、PWM变换器、电流反馈回路以及调节器，其中：电流反馈回路，采集激光二极管串的电流信号，送至调节器的反馈信号输入端；调节器，根据设定端和反馈信号输入端的数据进行运算，结果送至PWM控制器的输入端；PWM控制器，对调节器的信号进行处理后，输出控制信号送至PWM变换器；PWM变换器，根据PWM控制器的控制信号调制电源的脉宽，输出恒定电流至激光二极管串。本实用新型专利技术通频带宽、效率高、输出功率平稳、可动态调校，使用寿命长，用户可以根据产品自身的需求，选择不同的驱动类型，以达到最大的性价比。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光器显示领域中的激光器驱动技术，具体的说是一种激光二极管阵列动态驱动装置。
技术介绍
显示用激光器是一种比较特殊的激光器。显示用激光器一般要求激光输出功率不大，一般由十几瓦到三十几瓦之间。但于需要和DLP、LC0S等光空间调制元件配合完成三基色图像调制，所以要使激光器输出能够分时调制，并对其分时输出的光功率跳变沿质量有较高的要求。如果激光器输出功率有过冲或反冲现象，就会在显示图像边沿产生明暗条纹。 同时要求激光器输出功率平稳，否则会在显示图像上产生肋骨现象。传统激光器驱动器为模拟恒流电源，其特点是通频带宽、效率低。另外激光显示技术同其它显示技术一样，也存在白平衡问题，也就是说如果要生成一束给定亮度的白光，三个基色的激光器输出的光功率是不一样的。由于驱动电路中各种元器件的制造存在离散性问题，要求激光器进行出厂校准。同时各激光器及其驱动电路中元器件在长期工作后也会出现不同程度的老化，导致三基色激光器的输出功率偏离设定值。
技术实现思路
针对现有技术中存在的激光器驱动器效率低、内部器件易老化等不足之处，本技术要解决的技术问题是提供一种通频带宽且效率高、不易老化的激光二极管阵列动态驱动装置。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是本技术一种激光二极管阵列动态驱动装置，包括PWM控制器、PWM变换器、电流反馈回路以及调节器，其中电流反馈回路，采集激光二极管串的电流信号，送至调节器的反馈信号输入端；调节器，根据设定端和反馈信号输入端的数据进行运算，结果送至PWM 控制器的输入端；PWM控制器，对调节器的信号进行处理后，输出控制信号送至PWM变换器； PWM变换器，根据PWM控制器的控制信号调制电源的脉宽，输出恒定电流至激光二极管串。所述激光管串为4 6个激光二极管串联组成。所述PWM变换器采用同步整流结构，包括第1场效应管、第2场效应管、电感以及电容，形成同步整流BUCK型变换器。所述设定端通过数字电位器接至外接的显示控制装置。所述电流反馈回路采用可编程放大器，其输入端接收激光管串的电流反馈信号， 增益控制端通过SPI总线接至外接的显示控制装置；输出端接回调节器的负反馈输入端。或者本技术一种激光二极管阵列动态驱动装置包括数字信号处理器、激光二极管串以及PWM变换器，其中数字信号处理器，其反馈信号输入端经缓冲放大器接收激光二极管串的电流信号进行处理，输出PWM控制信号；PWM变换器，根据数字信号处理器输出的PWM控制信号调制电源的脉宽，输出恒定电流至激光管串。所述激光管串为4 6个激光二极管串联组成。还具有超压保护电路，其由缓冲放大器构成，其输入端为激光管串的电压采样信号，输出端接至数字信号处理器的模拟信号输入端。所述数字信号处理器的数字输入端通过SPI总线接有温度传感器和/或颜色传感器，数字信号处理器的数字输出端接有风扇控制器。所述数字信号处理器运行激光二极管阵列驱动控制程序，其控制步骤为读取外部亮度控制信号和激光管串的电流反馈信号；对上述两种信号进行PID运算；根据PID运算结果，计算PWM脉冲数据；通过PWM脉冲数据控制数字信号处理器的事件发生器，产生PWM控制信号至PWM 变换器。所述数字信号处理器运行激光二极管阵列驱动控制程序，其控制步骤为读取外部亮度控制信号和激光管串的电流反馈信号；读取激光管串的环境温度信号及色度信号；根据上述色度信号对激光管串进行白平衡校正；对上述白平衡校正后的结果与激光管串的电流反馈信号进行PID运算；根据上述环境温度信号对PID运算结果进行线性化校正，得到PWM脉冲数据；通过PWM脉冲数据控制数字信号处理器的事件发生器，产生PWM控制信号至PWM 变换器。本技术具有以下有益效果及优点1.本技术采用效率更高的PWM调制型直流/直流变换恒流电源，降低了成本， 或者采用模拟与数字结合的方式以及全数字的方式分别实现对激光二极管阵列的动态驱动，可将激光管阵列分成几个串分散驱动，同时结合提高PWM载频频率，尽量减少滤波电容容量，并通过大量实验找到最佳结合点使激光器能够适合激光显示器的频带需求。2.本技术通频带宽、效率高、输出功率平稳、可动态调校，使用寿命长，用户可以根据产品自身的需求，选择不同的驱动类型，以达到最大的性价比。附图说明图1为本技术采用的模拟PWM电路原理图；图2为本技术采用的数字、模拟混合PWM电路原理图；图3为本技术采用的全数字PWM电路原理图；图4为本技术全数字PWM方案中的软件框图；图5为本技术全数字PWM方案中控制流程图。具体实施方式实施例1本实施例中，激光器具有48个激光二极管，分为8个激光管串，每串为6个激光二极管串联组成，每串采用一个本技术激光二极管阵列动态驱动装置进行驱动。如图1所示，本技术激光二极管阵列动态驱动装置包括PWM控制器Ul、PWM 变换器、电流反馈回路以及调节器，其中电流反馈回路采集激光管串的电流信号，送至调节器的反馈信号输入端；调节器根据设定端和反馈信号输入端的数据进行运算，结果送至 PWM控制器Ul的输入端；PWM控制器Ul对调节器的信号进行处理后，输出控制信号送至PWM 变换器；PWM变换器根据PWM控制器Ul的控制信号调制电源的脉宽，输出恒定电流至激光管串。PWM变换器采用同步整流结构，包括第1场效应管Q1、第2场效应管Q2、电感Ll以及电容Cl，形成同步整流BUCK型变换器。图1中，由于电路中的第1场效应管Q1、第2场效应管Q2所采用的MOSFET导通电阻低、频带宽，而电感Ll也采用能耗更低的扁平电感，所以仅就PWM变换器来说，其变换效率已经达到了 98%。这种设计简化了该驱动电路的散热问题。电阻R6是一个阻值较小的电流采样电阻，其两端电压反映了激光二极管中的电流值，采样电压经电流反馈回路(包括缓冲放大器U2B及其外围电路组成)进行缓冲放大， 反馈到调节器。调节器由放大器U2A及其外围电路组成。由电流反馈回路送来的反馈信号和给定电压在调节器中进行运算产生的结果对PWM控制器进行控制。电位器R8为激光管电流调节器，主要负责激光二级管中电流调节。该点需要在出厂时根据激光二极管出指标及具体离散状态进行调节，以使各个激光二极管串的亮度相同。电位器R2为白平衡调节器，其主要功能是对显示光源进行白平衡进行调节。本实施例采用一种高效的脉宽调制方式，带使能端的直流/直流变换器，减小系统的贯性，提高系统的载频频率。本实施例采用IM赫兹的工作频率。由于系统频率较高，所以对PWM变换器的要求也随之提高。在普通的DC/DC变换器中，损耗主要发生在MOSFET晶体管开通和关断及整流二极管存储效应上。在频率较低的PWM变换器上，这种损耗可以容许，但在较高的工作频率上这种损耗变得难以接受，特别是整流二极管的损耗会迅速增加。 为了解决这个问题，采用同步整流方式，即用一个MOSFET代替整流二极管，MOSFET的截止不像普通的二极管一样导通和截止是受电场的正反偏控制，而是受PWM控制器的控制，这大大的提高了续流通路的变换速率，减小了转换损耗。同时本技术采用了通频带较高、 管耗较小的M0SFET，所以变换器的损耗可以控制在一个较低水平上，再通过合理的配置控制回路的零极点分布，使系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种激光二极管阵列动态驱动装置，其特征在于：包括ＰＷＭ控制器（Ｕ１）、ＰＷＭ变换器、电流反馈回路以及调节器，其中：电流反馈回路，采集激光管串的电流信号，送至调节器的反馈信号输入端；调节器，根据设定端和反馈信号输入端的数据进行运算，结果送至ＰＷＭ控制器（Ｕ１）的输入端；ＰＷＭ控制器（Ｕ１），对调节器的信号进行处理后，输出控制信号送至ＰＷＭ变换器；ＰＷＭ变换器，根据ＰＷＭ控制器（Ｕ１）的控制信号调制电源的脉宽，输出恒定电流至激光管串。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张松岩，曾碚凯，任彤，王宇志，宫铭辉，
申请(专利权)人：杭州中科新松光电有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86