一种电源以及光源系统的制作方法

本申请涉及电路技术领域，具体涉及一种电源以及光源系统。

背景技术：

随着led(lightemittingdiode，发光二极管)与激光技术的迅速发展，led与激光器被广泛应用于诸多领域；目前多路输出芯片采用小电流的led，对应的芯片一般都为内置电流检测和驱动开关管，其功耗和能量都比较小，不适用于电流较大的应用场景；对于用于激光投影机的光源来说，驱动电流比较大，现有驱动方式将激光器都串联起来再进行驱动，不便于对每个激光器进行单独调节，如果每个激光器配置一个驱动，将使得驱动电路的体积和成本比较高，不适用于localdimming(局部调光)的激光投影机；还有方案采用多通道线性恒流的方式来解决无法进行单独调节的问题，但每路电流的模拟量是统一调节的，不便于localdimming的分别调节，在localdimming中的可用性不高。

技术实现要素：

本申请提供一种电源以及光源系统，能够动态调整输出电流，简化控制线路。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：提供一种电源，该电源包括：控制电路以及与控制电路连接的至少一个恒流电路，控制电路用于接收电流指令，并根据电流指令产生控制信号，其中，电流指令包括至少一个电流值；恒流电路包括：降压电路、平均电流检测电路、峰值电流检测电路以及反馈补偿电路；降压电路用于接收供电信号与控制信号，并根据控制信号将供电信号变换成恒定的电流信号；平均电流检测电路与降压电路连接，用于检测输入至恒流电路的信号的平均电流，并生成电压反馈信号；峰值电流检测电路与降压电路连接，用于检测恒流电路输出的信号的峰值电流；反馈补偿电路与平均电流检测电路连接，用于接收电压反馈信号，并对根据电压反馈信号对输入至控制电路的信号进行补偿，以使得控制电路根据电压反馈信号与峰值电流动态调整降压电路输出的电流信号的大小；其中，电流指令中的电流值与降压电路输出的恒定的电流信号的电流值相同。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是：提供一种光源系统，该光源系统包括：处理电路、电源以及光源，处理电路用于接收图像信号，对图像信号进行处理，得到对应的电流值，根据电流值产生电流指令；电源与处理电路连接，用于接收电流指令，输出与电流指令相对应的恒定的电流值；光源与电源连接，用于接收电源输出的电流值，并发出相应亮度的光；其中，电源为上述的电源。

通过上述方案，本申请的有益效果是：本申请中电源包括恒流电路与控制电路，该恒流电路包括：降压电路、平均电流检测电路、峰值电流检测电路以及反馈补偿电路；降压电路可接收供电信号与控制电路产生的控制信号，将供电信号变换成恒定的电流信号；平均电流检测电路可输出电压反馈信号，并将电压反馈信号通过反馈补偿电路输入至控制电路；反馈补偿电路可根据电压反馈信号对输入至控制电路的信号进行补偿，控制电路可通过电压反馈信号，判断恒流电路输出的电流值是否与电流指令中的相应电流值相同，如果不相同，则通过对降压电路进行控制，实现动态调整恒流电路输出的电流；此外，还可利用峰值电流检测电路检测恒流电路输出的信号的峰值电流是否符合要求，并反馈至控制电路，以使得控制电路能够动态调整输出的信号的大小；在将电源应用于光源系统中时，一个恒流电路可同时控制多路恒流电路，实现恒流电路对光源的驱动，可简化控制电路，提高控制电路的集成度，有助于缩小电路体积，节省成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请提供的电源一实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的电源另一实施例的结构示意图；

图3是图2所示的实施例中控制电路、第一放大电路以及反馈补偿电路的结构示意图；

图4是图2所示的实施例中驱动电路的结构示意图；

图5是本申请提供的光源系统一实施例的结构示意图；

图6是本申请提供的光源系统另一实施例的结构示意图；

图7是图6所示的实施例中发光组件的结构示意图；

图8是图6所示的实施例中光源系统的另一排布示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

根据目前投影技术的不断创新突破和越来越低的实现成本，特别是激光投影机的逐步普及，部分用于家庭的大屏传统电视慢慢被激光投影机替代，然而配套的驱动电源和芯片方案处于滞后状态，因而需要结合传统芯片外加合适的转换线路设计，来满足应用需求。

请参阅图1，图1是本申请提供的电源一实施例的结构示意图，电源10包括：控制电路11以及至少一个恒流电路12。

控制电路11用于接收电流指令，并根据电流指令产生控制信号，具体地，控制电路11可以为mcu(microcontrollerunit，微控制单元)，该电流指令包括至少一个电流值。

恒流电路12与控制电路11连接，恒流电路12包括互相连接的降压电路121、平均电流检测电路122、峰值电流检测电路123以及反馈补偿电路124，恒流电路12可在控制电路11的控制下输出多个恒定的电流值，每个恒定的电流与电流指令中的电流值对应，例如，电源10与一个发光组件连接，该发光组件包括红色光源、绿色光源以及蓝色光源，光源可以为led或激光器，电流指令中的至少一个电流值包括三个电流值i1-i3，控制电路11可在接收到该电流指令后，先输出恒定的电流值i1至红色光源，然后输出恒定的电流值i2至绿色光源，最后输出恒定的电流值i3至蓝色光源，从而使得发光组件发出相应亮度的光；或者同时分别输出电流值i1-i3至红色光源、绿色光源以及蓝光光源，且电流值i1-i3的大小可分别调节。

降压电路121用于接收供电信号与控制信号，并根据控制信号将供电信号变换成恒定的电流信号；具体地，电流指令中的电流值与降压电路121输出的恒定的电流信号的电流值相同，供电信号为直流信号，比如12v，降压电路121可以为buck电路，能够对输入的供电信号进行处理，输出一个电流信号。

平均电流检测电路122与降压电路121连接，平均电流检测电路122用于检测输入至恒流电路12的信号的平均电流，并生成电压反馈信号，并将电压反馈信号输入至反馈补偿电路124。

峰值电流检测电路123与降压电路121连接，其用于检测恒流电路12输出的信号的峰值电流，可以准确地逐周检测峰值电流，以免误测或误动作。

反馈补偿电路124与平均电流检测电路122连接，其用于接收电压反馈信号，并对根据电压反馈信号对输入至控制电路11的信号进行补偿，以使得控制电路11能够根据电压反馈信号与峰值电流动态调整降压电路121输出的电流信号的大小。具体地，控制电路11可通过反馈补偿电路124接收电压反馈信号，并在接收到电压反馈信号后，对降压电路121进行控制，以动态调整降压电路121输出的电流信号的大小。

本实施例利用平均电流检测电路122生成电压反馈信号，并将该电压反馈信号输入反馈补偿电路124，反馈补偿电路124能够根据电压反馈信号对输入至控制电路11的信号进行补偿，使得控制电路11可根据电压反馈信号判断恒流电路12输出的电流值是否与电流指令中的相应电流值相同，如果不相同，则控制电路11通过对降压电路121进行控制，动态调整恒流电路12输出的电流，使得恒流电路12输出与电流指令中相应的电流值相同的恒定的电流值，且还可通过峰值电流检测电路123检测输出的电流的峰值是否合适，并可反馈至控制电路11，以便进行实时调整，恒流电路12输出电流的大小不受控制电路11的限制，可以适用于大电流的应用场景。

请参阅图2至图4，图2是本申请提供的电源另一实施例的结构示意图，图3是控制电路、第一放大电路以及反馈补偿电路的结构示意图，图4是驱动电路的结构示意图，本实施例中电源10还包括保险丝13以及共模线圈14，恒流电路还包括：驱动电路125、第一放大电路126、第二放大电路127以及过压保护电路128。

为防止电流或电压过大使得电路短路，设置一保险丝13，保险丝13的一端用于接收供电信号，保险丝13的另一端与平均电流检测电路122连接，在供电信号的幅度大于第二预设电压值时，保险丝13能够阻止供电信号流入降压电路121；具体地，第二预设电压值为降压电路121的安全电压，在供电信号的电压大于第二预设电压值时，保险丝13切断与降压电路121之间的通路，使得供电信号无法流入降压电路121中。

降压电路121包括：存储电容c1、电感l、二极管d1以及第一开关管t1，存储电容c1的一端用于接收通过保险丝13传递过来的供电信号，存储电容c1的另一端与电感l的一端连接，存储电容c1可包括多个并联的电容，电感l的另一端与第一开关管t1的第一端连接；二极管d1的一端与存储电容c1的一端连接，二极管d1的另一端与电感l的另一端连接；第一开关管t1的第二端与驱动电路125连接，第一开关管t1的第三端接地；具体地，第一开关管t1为n型mos管(negativechannelmetaloxidesemiconductor，n型金属氧化物半导体)，第一端、第二端以及第三端分别为漏极、栅极以及源极。

共模线圈14用于滤除干扰信号，共模线圈14的第一端与平均电流检测电路122连接，共模线圈14的第二端与存储电容c1的另一端连接，共模线圈14的第三端作为电源10的正极ld+，输出恒定的电流信号，共模线圈14的第四端作为电源10的负极ld-。

在一具体的实施例中，如图2所示，平均电流检测电路122包括互相连接的第一电阻r1与差分运算放大电路1221，差分运算放大电路1221与第一电阻r1连接，其用于接收第一电阻r1两侧的第一差分信号与第二差分信号，并输出差分放大信号至反馈补偿电路124；第一电阻r1的一端与保险丝13的另一端连接，第一电阻r1的另一端与共模线圈14的第一端连接，第一电阻r1可与控制电路11连接，通过检测流入第一电阻r1的电流，可以实现平均电流检测。

峰值电流检测电路123包括第二电阻r2、第三电阻r3以及电容c2，第二电阻r2的一端与第一开关管t1的第三端连接，第二电阻r2的另一端接地，第二电阻r2可与控制电路11连接；第三电阻r3的一端与第二电阻r2的一端连接，第三电阻r3的另一端与过压保护电路128连接；电容c2的一端与第三电阻r3的一端连接，电容c2的另一端接地；通过检测流经第二电阻r2的电流，可以实现峰值电流检测。

结合参阅图2与图3，恒流电路还包括第一放大电路126与第二放大电路127，第一放大电路126与平均电流检测电路122连接，用于对电压反馈信号进行放大，并将放大后的信号输入至反馈补偿电路124；第二放大电路127与峰值电流检测电路123连接，用于对峰值电流进行放大，并将放大后的信号输入至控制电路11中的电流比较器111。

进一步地，峰值电流可通过第二放大电路127进行放大，然后输入至控制电路11，当峰值电流过大或第二电阻r2开路时，将通过二极管d2进入过压保护点，关闭第一开关管t1以进行保护；具体地，当峰值电流过大时，a点电压也较大，峰值电流经过二极管d2发送给控制电路11的第一管脚进行检测，控制电路11在检测到电压过大时停止输出pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)信号，第一开关管t1截止，实现保护。

驱动电路125与控制电路11以及降压电路121连接，其用于向降压电路121提供驱动信号，以使得降压电路121工作；具体地，结合图2与图4，驱动电路125包括驱动芯片1251以及外围电路，外围电路用于向驱动芯片1251供电、限制输入至驱动芯片1251的信号的大小或限制输入至第一开关管t1的信号的大小，其包括第四电阻r4至第八电阻r8以及电容c3，第四电阻r4的一端接收供电信号，第四电阻r4的另一端与电容c3的一端以及驱动芯片1251的电源端vdd连接，电容c3的另一端接地；第五电阻r5的一端与控制电路11连接，第五电阻r5的另一端与第六电阻r6的一端以及驱动芯片1251的信号输入端vin连接，第六电阻r6的另一端与驱动芯片1251的接地端gnd连接且接地，第七电阻r7的一端与驱动芯片1251的信号输出端vout连接，第七电阻r7的另一端与第八电阻r8的一端以及第一开关管t1的第二端连接，第八电阻r8的另一端接地。

如图3所示，控制电路11包括运算放大器112，反馈补偿电路124包括互相连接的反馈电路1241与补偿电路1242，反馈电路1241用于接收电压反馈信号，并将电压反馈信号输入至运算放大器112的反相输入端；反馈电路1241用于接收运算放大器112输出的信号，以对输入至运算放大器112的反相输入端的信号进行补偿，补偿电路1242连接在控制电路11的第二管脚和控制电路11的第三管脚之间，构成运算放大器112反馈的零点和极点控制。

差分运算放大电路1221包括差分运放芯片12211，平均电流信号被差分运放芯片12211放大后，在第九电阻r9上产生电压，通过第一放大电路126后进入反馈补偿电路124，然后通过控制电路11的第三管脚进入运算放大器112进行比较，从而更改电流幅值；具体地，一幅图像需要红、绿、蓝三种颜色进行组合，对应3个电流值，一个恒流电路可分时驱动红、绿、蓝三种颜色的发光元件，因此输出电流值可按红、绿、蓝进行分段控制。

如图2所示，电源10还包括过压保护电路128，过压保护电路128与降压电路121连接，其用于将电源10的正极与电源10的负极的动态电压变换成静态电压，并将静态电压反馈给控制电路11，以使得控制电路11在检测到恒流电路输出的电压大于预设电压阈值后，停止输出脉冲宽度调制信号；具体地，由第十电阻r10和第十一电阻r11通过三极管q和第十二电阻r12转换，把浮动的电源10的正极与负极之间的电压差变换为第十二电阻r12上的静态电压，通过第十三电阻r13传输至控制电路11的第一管脚，使得控制电路11做出过压保护动作。

控制电路11还用于在接收到第一放大电路126输出的电压反馈信号后，将电压反馈信号与第一预设电压值进行比较，并根据比较结果输出控制信号至驱动电路125，以调整第一开关管t1的占空比。

在一具体的实施例中，如图3所示，控制电路11还包括：电压比较器113、数模转换器114、斜率补偿器115、互补输出发生器116、脉冲宽度调制电路117以及数字信号调制器118。

电压比较器113与恒流电路连接，其用于将恒流电路输出的电压与预设电压阈值进行比较，输出第一电压比较结果；具体地，电压比较器113的同相输入端可接收预设电压阈值，该预设电压阈值可以为dac(digitaltoanalogconverter，数模转换器)输出的电压，电压比较器113的反相输入端与恒流电路连接，当恒流电路输出的电压大于预设电压阈值时，输出高电平至互补输出发生器116，当恒流电路输出的电压小于或等于预设电压阈值时，输出低电平至互补输出发生器116。

数模转换器114用于对电流指令中相应的电流值进行数模转换，得到模拟电压，数模转换器114输出的电压不是固定的，跟随每帧画面的亮度而变化。

运算放大器112与数模转换器114连接，其用于接收数模转换器114输出的模拟电压，并将模拟电压与反馈的平均电压进行比较，得到第二电压比较结果，该反馈的平均电压与平均电流对应；具体地，运算放大器112的同相输入端与数模转换器114连接，运算放大器112的反相输入端与反馈补偿电路124连接。

斜率补偿器115与运算放大器112连接，其用于对运算放大器112输出的信号进行修正；电流比较器111与斜率补偿器115连接，其用于接收峰值电流，并将峰值电流与预设电流阈值进行比较，输出电流比较结果；具体地，电流比较器111的反相输入端与斜率补偿器115连接，电流比较器111的同相输入端可接收峰值电流检测电路123反馈的峰值电流，当峰值电流大于预设电流阈值时，输出高电平至互补输出发生器116，当峰值电流小于或等于预设电流阈值时，输出低电平至互补输出发生器116。

脉冲宽度调制电路117与互补输出发生器116连接，其用于产生脉冲信号，并输出脉冲信号至互补输出发生器116，该脉冲信号可以为高频脉冲信号。

数字信号调制器118与互补输出发生器116连接，其用于输出数字调制信号至互补输出发生器116，以使得互补输出发生器116根据数字调制信号、脉冲信号以及电流比较器111输出的信号，调整输出的脉冲宽度调制信号。

可配置逻辑单元119与数字信号调制器118连接，其用于对输入的使能信号进行处理，以通过数字信号调制器118控制互补输出发生器116；具体地，如图3所示，使能信号包括红光使能信号red_en、绿光使能信号gre_en以及蓝光使能信号blu_en，红光使能信号red_en、绿光使能信号gre_en以及蓝光使能信号blu_en通过可配置逻辑单元119做“或”逻辑产生低频包络，通过数字信号调制器118复合控制互补输出发生器116，优化切换时的过冲及缓升问题，并可根据实际应用场景通过程序控制优化。

互补输出发生器116与电流比较器111、电压比较器113以及脉冲宽度调制电路117连接，其用于根据运算放大器112反馈的第二电压比较结果，调整输出的脉冲宽度调制信号的占空比；具体地，反馈补偿电路124输出的信号送入运算放大器112，运算放大器112将其与数模转换器114输出的信号进行比较，输出第二电压比较结果至斜率补偿器115，由于斜率补偿器115与电流比较器111的反相输入端连接，使得电流比较器111的输出产生变化，而电流比较器111输出信号至互补输出发生器116，从而调整互补输出发生器116输出的信号的占空比。

互补输出发生器116还用于接收第一电压比较结果/电流比较结果，根据第一电压比较结果/电流比较结果判断是否停止输出脉冲宽度调制信号；具体地，互补输出发生器116用于在恒流电路输出的电压大于预设电压阈值时，停止输出脉冲宽度调制信号至恒流电路；或者在峰值电流大于预设电流阈值时，停止输出脉冲宽度调制信号至恒流电路。

电源10可与负载连接，以驱动负载工作，该负载可以为led或激光器；具体地，在电源10与负载连接时，当驱动电路125驱动第一开关管t1导通时，供电信号依次经过第一电阻r1与共模线圈14，从共模线圈14的第三端输入至负载，经过负载流入电感l，再通过第一开关管t1和第二电阻r2流入地，完成储能，负载进入工作状态；当第一开关管t1断开时，电感l通过二极管d1向存储电容c1充电，负载不工作。

本实施例中恒流电路可完成功率能量的转换和保护，控制电路11可根据恒流电路的拓扑结构通过软件配置控制逻辑，并可利用与其连接的通信电路实时接收控制指令，随时打开输出、关闭输出或调整输出电流值；在快速分段调节输出电流的幅值时，采用外部检控线路与控制电路11的内部微线路结合的控制方式；在过流或开路时，利用二极管d2进行保护，可与过压保护电路128共用一个管脚，减少控制电路11的管脚占用量。

请参阅图5，图5是本申请提供的光源系统一实施例的结构示意图，该光源系统包括：电源10、处理电路20以及光源30。

处理电路20用于接收图像信号，对图像信号进行处理，得到对应的电流值，根据电流值产生电流指令；具体地，该图像信号可以为数字图像信号，处理电路20可以为fpga(fieldprogrammablegatearray，现场可编程门阵列)。

进一步地，处理电路20用于对图像信号进行分析，得到图像中每个像素对应的亮度值，将亮度值转换成电流值，并通过串行外设接口(spi，serialperipheralinterface)下发电流指令；具体地，对于彩色图像来说，每个像素对应的亮度值包括红色亮度值、绿色亮度值以及蓝色亮度值。

电源10与处理电路20连接，其用于接收处理电路20下发的电流指令，输出与电流指令相对应的恒定的电流值，电源10为上述实施例中的电源10；具体地，电源10包括至少一个控制电路11与至少一个恒流电路12，控制电路11用于在接收到电流指令以及帧同步信号后，调整输出信号，以使得光源30接收到的电流值与图像的亮度值匹配，控制电路11可以为数字控制芯片，帧同步信号可以为dlp(digitallightprocessing，数字光处理)芯片或者视频信号芯片输出的信号，数字控制芯片在接收到电流指令后，在帧同步信号出现时迅速改变输出电流值，实现红、绿、蓝三种颜色的电流的快速变化；每个恒流电路12输出的电流的幅值可以在0.5～5a之间动态调节，在快速刷新各个恒流电路12的电流值时，刷新率可达到120hz。

光源30与电源10连接，其用于接收电源10输出的电流值，并发出相应亮度的光。

在一具体的实施例中，结合图5与图6，光源30包括多个按照阵列排布的发光组件31，发光组件31包括红光发光元件311、绿光发光元件312以及蓝光发光元件313，发光元件(包括红光发光元件311、绿光发光元件312或蓝光发光元件313)可以为led或激光器；例如，每个电源10包括两个控制电路11，每个控制电路11可对4个恒流电路12进行控制，由于每个发光组件31包括3个发光元件，每路恒流电路12可交替驱动3个发光元件，因而可驱动24路发光元件工作。

如图7所示，红光发光元件311、绿光发光元件312以及蓝光发光元件313的负极均与电源10的负极ld-连接，红光发光元件311、绿光发光元件312以及蓝光发光元件313的正极分别通过第二开关管t21-t23连接到电源10的正极ld+，第二开关管的控制端与控制电路11连接，控制电路11用于输出使能信号至第二开关管的控制端，以使得红光发光元件311、绿光发光元件312以及蓝光发光元件313对应的第二开关管t21-t23轮流导通，从而实现轮流发光。

进一步地，控制电路11分别产生红光使能信号red_en、绿光使能信号gre_en以及蓝光使能信号blu_en，当红光使能信号red_en为高电平，且绿光使能信号gre_en与蓝光使能信号blu_en均为低电平时，红光发光元件311对应的第二开关管t21开启，恒流电路12通过第二开关管t21输出信号至红光发光元件311，使得红光发光元件311发出红光；当绿光使能信号gre_en为高电平，且红光使能信号red_en与蓝光使能信号blu_en均为低电平时，绿光发光元件312对应的第二开关管t22开启，恒流电路12通过第二开关管t22发送信号至绿光发光元件312，以使得绿光发光元件312发出绿光；当蓝光使能信号blu_en为高电平，且红光使能信号red_en与绿光使能信号gre_en均为低电平时，蓝光发光元件313对应的第二开关管t23开启，恒流电路12通过第二开关管t23发送信号至蓝光发光元件313，以使得蓝光发光元件313发出蓝光。

为了避免供电线路(即功率通道)与恒流电路12的输出线路(即控制通道)相互干扰，使得控制通道与功率通道错开，如图8所示，处理电路20可设置在电路板的上中位置，处理电路20分别与两个控制电路11进行通讯，供电接口40设置在电路板的下中位置，供电接口40用于接入供电信号。

本实施例提供了一种适用于投影机局部调光的方案，采用一个数字控制芯片控制四个恒流电路12，每个恒流电路12能够结合帧同步信号分时驱动红光发光元件311、绿光发光元件312以及蓝光发光元件313，控制精准，将多个电路级联后便可实现投影机局部调光；由于多个恒流电路12可共用一个数字控制芯片，能够有效减少数字控制芯片的数量，有助于简化控制线路，能够缩小电路体积，节省成本。

以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。