CN101211551A - 显示装置的电源监视和控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了显示装置的电源监视和控制装置。该电源监视和控制装置具有：信号接收单元，其从信息处理装置接收显示信号；电源转换单元，其将交流电源转换成直流电源；电压控制单元，其基于所述直流电源产生期望的直流电压；电流检测单元，其监视由所述电压控制单元产生的两种类型的电压的变化，并且检测由于在所述电压控制单元的两端的所述两种类型的电压之间的电势差而流动的异常电流；以及HPG控制单元，其接收从所述信息处理装置提供的恒定电压的控制信号，并且基于由所述电流检测单元检测到的异常电流和所述控制信号将HPG信号发送到所述信息处理装置，其中所述HPG信号是指示所述直流电源电压的供给状态的信号。

Description

显示装置的电源监视和控制装置
技术领域
本发明涉及显示装置的电源监视和控制装置，具体地说，涉及一种当显示装置与信息处理装置经由DVI接口连接时通过检测提供给该显示装置的电源的故障来保护电源电路元件的用于显示装置的电源监视和控制装置。
背景技术
今天，除了模拟RGB接口以外，还采用数字DVI(数字视觉接口)作为用于连接诸如LCD的显示装置(在下文中也称作监视器)与诸如个人计算机(在下文中也称作PC)的信息处理装置的接口。
在DVI中，主要传输三种标准化信号(TMDS信号和时钟、DDC信号和时钟、以及热插拔信号)。在这些信号中，用来高速传输视频信号的TMDS信号及其时钟是由PC侧的电源电压(+3.3V)产生的，并且其阻抗与监视器侧的电源电压的阻抗相匹配。
图6示出了关于传统显示装置的电源监视的部分的电路框图。
在该图中，示出了关于监视器10与PC 20之间的DVI 30的部分的主要结构。监视器10主要包括：电源插头4，其连接到商用电源(AC 100V)40；AC/DC转换单元1，其将从电源插头4输入的交流电压100V转换成直流电压；REG 2，其向接收器3提供+3.3V；以及接收器3，其接收TMDS信号组。
作为监视器10与PC 20之间的接口的DVI 30主要包括：用于传输TMDS信号的组、用于传输DDC信号的组以及热插拔(HPG)信号。
TMDS(最小跳变差分信令)的组包括视频信号和时钟信号，并且被从PC 20的信号发送单元21发送到接收器3。
DDC(显示数据通道)的组包括DDC数据信号以及+5V的直流信号，并且被从PC 20的DDC发送单元22发送到监视器10。
热插拔(HPG)信号是使得在监视器接通电源的同时能够插拔接口线缆的信号，并且与DDC+5V一起被从监视器10发送到PC 20的热插拔检测单元23。
从信号发送单元21发送的TMDS信号是通过PC 20侧的电源电压(+3.3V)产生的，并且其阻抗与监视器10侧的提供给接收器3的+3.3V电源电压的阻抗相匹配。
此外，监视器10设置有用于根据DDC+5V信号产生热插拔(HPG)信号的电路块。该电路块包括晶体管(T1和T2)以及电阻组(R1到R5)。
当DDC+5V从PC 20提供到监视器10侧以提供监视器10侧的电源电压+3.3V时，经由电阻R3，热插拔HPG信号处于+5V的高电平(HIGH)状态。当检测到HPG信号为高电平时，热插拔检测单元23确定监视器处于电源供给状态。
另一方面，如果在监视器10与PC 20均处于电源供给状态的同时拔掉监视器10的电源插头4时，提供到监视器的REG 2和接收器3的+5V和+3.3V电压停止并降为0V。在这种情况下，由于+3.3V的电压仍被施加到PC 20侧的信号发送单元21，所以在PC侧的信号发送单元21与监视器侧的接收器3之间产生了电势差。
因此，超过额定电流的异常电流从PC 20的信号发送单元21经由DVI 30流到监视器10的接收器3。由于该异常电流，存在构成诸如接收器3或信号发送单元21的电路元件被破坏的情况(例如，参见第2003-209920号日本未审查专利公报)。
根据传统显示装置的电源监视，为了减小超过额定电流的异常电流的流动，使用热插拔HPG信号来控制信号发送单元21的阻抗。PC 20的接口控制单元24是响应于热插拔HPG信号而对信号发送单元21的阻抗进行控制的部分。
当正在提供监视器10侧的+3.3V电源电压时，热插拔检测单元23检测到HPG信号处于高电平状态，接口控制单元24允许信号发送单元21发送显示信号。
另一方面，当拔出监视器10的电源插头4并且没有提供监视器侧的+3.3V电压时，晶体管T2截止并且HPG信号变成低电平(LOW)。
当热插拔检测单元23检测到HPG信号变成低电平时，接口控制单元24进行控制从而使得连接到信号发送单元21的DVI 30变成高阻抗。
通过进行控制使得异常电流不会从PC 20流到监视器10，意图保护接收器的器件。
然而，当仅基于HPG信号从高电平到低电平的状态改变而使TMDS信号变成高阻抗时，在信号发送单元21与接收器3之间仍然存在电势差，并且由于诸如滞后以及晶体管T2的基极电压的阈值而使接收器3的检测电压的设置变得困难。
此外，为了避免这种设置困难，通常设计成：即使当按下电源按钮以执行断电操作时，也使监视器10侧的+3.3V电源电压保持不变。换言之，由于即使当用户执行断电操作时也保持监视器10侧的+3.3V电源电压，所以即使在不使用时也消耗电力，因此这不符合节能趋势。
另一方面，满足近来对节能的需求的最有效方式是：当执行断电操作时停止监视器侧的+3.3V电源。此外，为了保护诸如接收器的装置，需要在停止了+3.3V电源以后立即减少如上所述的异常电流流入监视器。
发明内容
本发明的装置是一种显示装置的电源监视和控制装置，其能够在显示装置的电源供给停止时保护显示装置和信息处理装置的接口部分处的器件，以及减小显示装置的电力消耗以实现节能。
本发明提供了一种显示装置的电源监视和控制装置，该装置包括：信号接收单元，其从信息处理装置接收显示信号；电源转换单元，其将交流电源转换成直流电源；电压控制单元，其基于所述直流电源产生期望的直流电压；电流检测单元，其监视由所述电压控制单元产生的两种类型的电压的变化，并且检测由于在所述电压控制单元的两端的所述两种类型的电压之间的电势差而流动的异常电流；以及HPG控制单元，其接收从所述信息处理装置提供的恒定电压的控制信号，并且基于由所述电流检测单元检测到的异常电流和所述控制信号将HPG信号发送到所述信息处理装置，其中所述HPG信号是指示所述直流电源电压的供给状态的信号。
因此，可以防止电路元件由于在直流电压停止时从信息处理装置流入的异常电流而被破坏，尤其可以保护信号接收单元的电路元件。
附图说明
图1是示出了根据本发明的电源监视和控制装置的结构的框图；
图2是示出了根据本发明的实施例1的结构的框图；
图3是示出了根据本发明的实施例2的结构的框图；
图4是根据本发明的实施例1中的电源监视和控制的时序图；
图5是根据本发明的实施例2中的电源监视和控制的时序图；以及
图6是传统电源监视和控制的部分电路框图。
具体实施方式
在本发明中，当电流检测单元检测到异常电流时，HPG控制单元发送第一HPG信号。第一HPG信号是指示直流电源电压的供给停止的信号。当电流检测单元没有检测到异常电流时，HPG控制单元发送第二HPG信号，该第二HPG信号指示提供了直流电源电压。
在本发明中，异常电流表示不会在显示信号的正常传输状态下流动的并且无助于预期显示信号的传输的电流。在以后描述的示例中，异常电流对应于图2所示的电流I1。
此外，在下面的示例中，在电压控制单元中产生的两种类型的电压指的是+5V和+3.3V。
0V的直流信号可被用作第一HPG信号，并且+5V的直流信号可被用作第二HPG信号。
在本发明中，当第一HPG信号被发送到信息处理装置时，由信息处理装置进行的控制防止异常电流流入信号接收单元。
此外，本发明提供了电源监视和控制装置，该装置还包括：开关，用于控制针对电压控制单元的直流电压供给；以及开关控制单元，用于控制开关的开和关，其中当所述开关被开关控制单元控制为开启时，HPG控制单元将HPG信号发送到信息处理装置。HPG信号是指示直流电源电压的供给停止的信号。
FET开关可被用作该开关。
光电耦合器可被用作电流检测单元。
显示信号、控制信号、以及HPG信号经由连接显示装置与信息处理装置的DVI线缆进行传输。
此外，使用了DDC+5V的控制信号。
下面参照附图描述本发明的实施方式。应该注意，下面对示例的描述并不是想要限制本发明。
电源监视和控制装置的结构
图1示出了根据本发明的一个实施例的电源监视和控制装置的结构的框图。
图1主要示出了关于显示装置的电源的监视和控制的、连接显示装置(监视器)10与信息处理装置(PC)20的部分。
在本发明中，电源监视和控制装置包括在显示装置(监视器)10中。此外，显示装置(监视器)10和信息处理装置(PC)20通过基于DVI标准的DVI线缆进行连接。通过该DVI线缆，传输显示信号(TMDS信号)、控制信号(DDC信号、DDC+5V)以及HPG信号。
监视器10经由电源插头4连接到商用电源(AC 100V)40。
要输入的交流电源电压AC 100V在电源转换单元1中被转换成直流电，并且例如产生了DC+5V。
此外，电压控制单元(REG)2产生DC+3.3V。
信号接收单元(接收器)3是用于经由DVI 30接收从PC 20侧发送的TMDS组的信号的部分。
电流检测单元5是用于检测当DC+5V或DC+3.3V的供给停止时从接收器3侧流入电源转换单元1的异常电流的部分。例如，稍后描述的光电耦合器对应于该部分。
HPG控制单元6经由DVI 30接收作为从PC 20发送的控制信号的DDC+5V信号。HPG控制单元6是基于该信号(DDC+5V)和从电流检测单元5提供的检测信号来控制热插拔(HPG)信号的部分。例如，当电流检测单元5没有检测到异常电流时，HPG信号被认为处于高电平状态，并且被发送到PC 20。
HPG信号处于高电平状态这一事实表示监视器10像通常那样被提供直流电压。高电平状态的HPG信号对应于第二HPG信号，并且例如是+5V的直流信号。
此外，当电流检测单元5检测到异常电流时，HPG信号被认为处于低电平状态，并且被发送到PC 20。当HPG信号处于低电平状态时，通过PC 20侧的接口控制单元24，使来自信号发送单元21的DVI 30的输出部分变成高阻抗。HPG信号处于低电平状态这一事实表示在监视器10侧直流电源电压的供给停止或者不处于正常供给状态。低电平状态的HPG信号对应于第一HPG信号，并且例如是0V的直流信号。
经由DVI 30流动的信号(TMDS、DDC以及HPG)以及PC 20侧的结构与图6所示的传统结构块相同。
如上面描述的图1所示，根据本发明，将电流检测单元5设置在监视器10侧，并且除了DDC+5V之外还基于从电流检测单元5输出的检测信号来控制热插拔HPG信号的“高电平”和“低电平”状态。
通过上述结构，当监视器10侧的直流电源(+5V和+3.3V)下降时，可以迅速检测异常电流。此外，通过向PC 20发送监视器侧的直流电源下降或停止，PC 20侧的信号发送单元21变成高阻抗，以保护信号发送单元21和接收器3的电路器件。
本发明的实施例1
图2是示出了根据本发明的实施例1的结构的框图。
在图2中，AC/DC 1是AC-DC转换器，并对应于将AC电源转换成DC电源的电源转换单元1。REG 2对应于电压控制单元2，接收器3对应于信号接收单元3。
此外，光电耦合器5对应于电流检测单元5并且检测从图2中的点L2流到点L1的异常电流I1。光电耦合器5的二极管以将从点L2到点L1的方向作为正向的方式进行连接，并且仅允许电流从点L2流到点L1。即，不检测反向(从点L1到点L2)流动的电流。
当超过预定值的电流I1流过光电耦合器5的二极管时，电流流过光电耦合器5中的晶体管部分，并且对应于HPG控制单元6的电路中的电压改变。
此外，在图2中，对应于HPG控制单元6的部分包括三个电阻(R1到R3)和一个晶体管T1。
HPG控制单元6的点L4连接到光电耦合器的发射极部分以及DVI30的DDC+5V输入端子，并且在PC 20处于连接状态时通常为恒定的+5V。
此外，位于HPG控制单元6的电阻R3的一侧的点L5连接到DVI 30的HPG信号输出端子。
当光电耦合器5处于所谓的截止状态时，晶体管T1也处于截止状态，并且电阻R3左侧的点L5处于高电平状态(+5V)。此时，HPG信号在高电平状态(+5V)下输出。
此外，如果由于电流I1流动而使光电耦合器5变为导通状态，则当由于晶体管T1也变成导通状态所以电流流到电阻R3时，点L5变成低电平状态(0V)。即，HPG信号在低电平状态下输出。
在图2中，假定电源插头4被拔出并且来自商用电源的电源供给停止。另外假定PC仍然打开，PC 20侧的电源仍然供给。
图4示出了在实施例1中发生这种电源供给改变的情况下的时序图。
图4示出了图2所示的点L1到L5处的电压。当向监视器10提供商用电源时，点L1到L5处的电势分别是+5V、+3.3V、+3.3V、+5V以及+5V。
此时，+5V和+3.3V分别施加到点L1和点L2，并且在光电耦合器5的二极管中产生反向的电势差。因此，电流I1不会流入光电耦合器5。因此，如图4中的时序图的左端所示，电流I1是零，点L5处的电势是+5V，并且HPG信号处于高电平状态。
假定在图4中的定时E1拔出电源插头4。于是，点L1处的电势从定时E1到定时E3下降，在短时间内下降到0V。
此外，追随点L1处电压的变化(5V到0V)，在短暂的时间延迟以后，从定时E4到定时E5，点L2处的电势也从+3.3V下降到0V。
由于从点L1处的电势从+5V逐渐下降并且变得低于+3.3V(定时E2)的时候开始，正向电压被施加到光电耦合器5的二极管，所以电流I1开始如图2所示地流动。
电流I1从定时E2开始逐渐增大，并且在定时E4到达峰值，此时点L2处的电压(+3.3V)开始下降。之后，电流I1逐渐下降，在定时E5下降到零。
由于电流I1的上述改变，晶体管T1变成导通状态，点L5处的电势从+5V(高电平)变为0V(低电平)。
换言之，由于电流I1的流动，从点L5处输出的HPG信号从高电平变为低电平。
PC 20的热插拔检测单元23检测到HPG信号处于低电平状态。
热插拔检测单元23向接口控制单元24发送：HPG信号处于低电平状态。
当接收到HPG信号处于低电平状态时，接口控制单元24认识到监视器10侧的电源关闭，并将信号发送单元21设置为高阻抗，以防止异常电流再经由DVI 30流到点L3。
将信号发送单元21设置为高阻抗的控制例如是使接口线缆的电阻值最大化。
将信号发送单元21的输出端子部分设置为高阻抗状态防止输出TMDS信号，并且点L3处的电势在图4的定时E5处变成0V。具体地讲，由于来自PC侧的控制，与PC的接口部分处的电势变成0V，因此可以防止异常电流流入信号接收单元(接收器)3。
如上所述，由于光电耦合器检测异常电流，所以当在监视器侧电源停止时，可以防止超过额定电流的异常电流流入接收器3和信号发送单元21中，从而保护了这些部分中的电路元件。
本发明的实施例2
图3是示出了根据本发明的实施例2的结构的框图。
描述了如下实施例：用户借助监视器10的电源按钮9来手动地断开DC+5V电源的电力。
在图3中，除了图2所示的结构以外，还设置有FET开关(SW)7、开关控制单元8、以及电源按钮9。
开关控制单元8是响应于针对电源按钮9的开启和关闭操作来控制FET开关的开启和关闭的部分。
例如，当电源按钮9开启时，FET开关(SW)7开启，并且图3中的点L1和点L7被电连接。
相反，当电源按钮9关闭时，FET开关(SW)7关闭，并且图3中点L1和点L7之间的连接断开。
当通过FET开关7断开了点L1和点L7之间的连接时，+5V电源没有提供到点L1，并且点L1处的电势变成零。因此，通过关闭电源按钮9，针对点L1的+5V电源供给和针对点L2的+3.3V电源供给停止，因而能够实现更好的节电。
图5示出了根据本发明的实施例2的电源供给变化的时序图。
图5指示了图3中点L6和L7处的电势。
在图5中，假定电源开关9在定时E0处关闭。
在关闭操作中，点L6处的电势从0V变为+5V。当在定时E1处检测到电源开关9关闭时，开关控制单元8控制FET开关7并且在点L7和L1之间断开。即，放开了FET开关7的连接点。
因此，在从点L7到点L1的方向上的+5V供给停止，并且点L1处的电势从定时E1到定时E3逐渐下降并在定时E3处变成0V。
当在定时E1和定时E3之间的定时E2处点L1处的电势变得低于点L2处的电势(+3.3V)时，异常电流I1开始流动。
下面的光电耦合器5检测异常电流I1从而使点L5处的电势变成零并将HPG信号设置为低电平状态的序列与如图2和图4所示的实施例1相同。
具体地讲，即使当在监视器10侧电源插头4仍然插着但是用户关闭电源按钮9时，光电耦合器5也会检测到异常电流I1。然后，信号发送单元21的DVI输出端子被设置为高阻抗。因此，可以保护接收器3和信号发送单元21的电路元件。
此外，当用户根据用户自己的意愿关闭电源按钮时，针对REG 2和接收器3的DC电源供应停止，从而抑制了电力消耗。
根据本发明，由于检测流过电压控制单元的异常电流的电流检测单元，所以当显示装置侧的直流电源的电压减小或停止时可以防止电路元件由于从信息处理装置流入异常电流而被破坏。

Claims (8)

1.一种显示装置的电源监视和控制装置，该装置包括：
信号接收单元，其从信息处理装置接收显示信号；
电源转换单元，其将交流电源转换成直流电源；
电压控制单元，其基于所述直流电源产生直流电压；
电流检测单元，其监视由所述电压控制单元产生的两种类型的电压的变化，并且检测由于在所述电压控制单元的两端的所述两种类型的电压之间的电势差而流动的异常电流；以及
HPG控制单元，其接收从所述信息处理装置提供的恒定电压的控制信号，并且基于由所述电流检测单元检测到的异常电流和所述控制信号将HPG信号发送到所述信息处理装置，其中所述HPG信号是指示所述直流电源电压的供给状态的信号。
2.如权利要求1所述的电源监视和控制装置，该装置还包括：
开关，其控制对所述电压控制单元的直流电压供给；以及
开关控制单元，其控制开关的开启和关闭，其中
当所述开关被所述开关控制单元控制为开启时，所述HPG控制单元向所述信息处理装置发送HPG信号，该HPG信号指示所述直流电源电压的供给停止。
3.如权利要求1所述的电源监视和控制装置，其中，当所述电流检测单元检测到所述异常电流时，所述HPG控制单元发送第一HPG信号，所述第一HPG信号指示所述直流电源电压的供给停止；并且当所述电流检测单元没有检测到异常电流时，所述HPG控制单元发送第二HPG信号，所述第二HPG信号指示所述直流电源电压被供给。
4.如权利要求3所述的电源监视和控制装置，其中，所述第一HPG信号是0V的直流信号，并且所述第二HPG信号是+5V的直流信号。
5.如权利要求3所述的电源监视和控制装置，其中，当所述第一HPG信号被发送到所述信息处理装置时，由所述信息处理装置进行的控制防止所述异常电流流入所述信号接收单元。
6.如权利要求1所述的电源监视和控制装置，其中，所述电流检测单元是光电耦合器。
7.如权利要求1所述的电源监视和控制装置，其中，所述显示信号、所述控制信号、所述HPG信号经由连接所述显示装置与所述信息处理装置的DVI线缆进行传输，并且所述控制信号为DDC+5V。
8.如权利要求2所述的电源监视和控制装置，其中，所述开关是FET开关。
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