CN102057558B - 显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示设备，所述显示设备包括在待机模式下被用作电源的电池(6)和待机模式微控制器(3)，所述待机模式微控制器(3)通过测量从所述电池(6)引出的电流和电池电压(Vbat)来控制在待机模式下使用的元件，且在所述设备中，在待机模式下从所述主电源获取的功率为零。

Description

显示设备
技术领域
本发明涉及显示设备，所述显示设备在待机模式下的功率消耗被降低。
背景技术
通过在所述设备没有被激活使用的情况下使用开关模式电源(SPMS)，功率节省在新一代电子设备中被实现。所述设备在其被打开时在正常模式下工作。在这种模式下，所述设备执行其所有操作所需要的功率由主电源供应。在待机模式下，所述主电源被切断并且仅对足以重新启动所述设备的基本单元(例如微控制器)供应可能的最少的功率。然而，这些设备在待机模式下也持续地从主电源获取功率并消耗能量，尽管是小量地。此外，在待机模式下提供所需功率的待机模式供电电路中也使用AC-DC转换器，这由于降低了所述供电电路的效率而增加了功率消耗。
在已有技术中，美国专利文献US6330175描述了用于减少待机模式下消耗的功率的申请。在所述发明中，当其被切换到所述待机模式时，预先在其上存储了能量的单元被用于为微控制器供应能量，所述微控制器在所述模式下继续运行。因此，待机模式下的功率消耗被降低。
发明内容
本发明的目的是提供在待机模式下其功率消耗被降低至零的显示设备。
被开发以满足本发明的目的并在第一权利要求及其从属权利要求中公开的所述显示设备在待机模式下不从所述主电源引出电流，但是当期望时可以通过远程控制而被打开。为此目的所需的低功率由被设置在所述设备中的电池提供。所述电池上的电压被控制以便最小化在待机模式下从所述电池引出的电流，并且因此最大化所述电池的寿命。在所述电池上的电压降低并且所述电池将要电力不足(go flat)时，用户被警告并且所述所需要的低能量由所述主电源供应。因此，当所述设备在待机模式下时，功率不是从所述主电源获取，确保了以有效率的方式使用所述电池能量，并且确保了即使在所述电压由于电池寿命的结束而降低的情况下所述设备继续工作而不出现任何问题。
附图说明
被开发以满足本发明的目的的所述显示设备在附图中被说明，其中，
图1是所述发明的显示设备和所述待机模式电路的示意图。
图中所示的组件被编号如下：
1.显示设备
2.主微处理器
3.待机模式微处理器
4.接收器
5、105.二极管
6.电池
7.转换器
8、108.开关
9.继电器
10.控制电路
11.限制电路
具体实施方式
所述发明的显示设备(1)包括控制所述电路及其组件的主微处理器(2)、在待机模式下控制供电的待机模式微处理器(3)、接收由所述远程控制发送的红外(IR)信号并将所述红外信号传送到所述待机模式微处理器(3)的接收器(4)、两个二极管(5、105)、在待机模式下被用作电源的电池(6)、转换器(7)，通过所述转换器(7)从所述电池(6)电压获得待机模式电压(Vstby)、用于打开/关闭所述接收器(4)电源的开关(8)、用于由用户打开/关闭所述待机模式的开关(108)、用于自动切断所述主电源的继电器(9)、控制打开/关闭所述继电器(9)的控制电路(10)以及并联到所述开关(8)并在打开/关闭所述接收器(4)期间防止从所述接收器(4)引出过度的电流的限制电路(11)(图1)。
所述待机模式微处理器(3)是控制待机模式下的功能以降低功率消耗的微处理器。由于此原因，当所述显示设备(1)在待机模式下时在节点A继续为所述待机模式微处理器(3)供应待机模式电压(Vstby)。所述待机模式微处理器(3)能够控制用于打开/关闭所述接收器(4)电源的开关8并且能够控制打开/关闭被连接到所述主电源(SMPS)输入(B)的所述继电器(9)的所述控制电路(10)；以及能够评估来自所述接收器(4)的命令信号并且使用特定定时器将其传送到所述主微处理器(2)。另外，所述待机模式微处理器(3)执行对所述电池(6)电压的测量以及根据所述测量的电压值执行对所述转换器(7)的控制。
所述IR(红外)接收器(4)是接收被所述远程控制发送到所述显示设备(1)并包含功能命令(例如打开/关闭、信道切换等)的红外信号并将这些信号传送到所述待机模式微处理器(3)的单元。为了接收用于切换到待机模式和退出待机模式的命令，所述IR接收器(4)在待机模式下与所述待机模式微处理器(3)一样也继续工作。因此，当所述接收器(4)被切换到所述待机模式时，为所述IR(红外)接收器(4)提供待机模式电压(Vstby)。
当所述显示设备(1)被打开时，也就是说，当其处于正常工作模式时，在B节点处为所述待机模式微处理器(3)和所述接收器(4)供应经由所述开关模式电源接收的主电源电压(Vsmps)；当所述显示设备(1)切换到待机模式时，在C节点处为它们供应由所述电池(6)提供的电池电压(Vbat)。存在一个被连接到所述两个电源输入(B、D)中的每一个上的二极管(5、105)。当所述显示设备(1)处于正常工作模式中时，被连接到所述主电源输入(B)的所述二极管(5)允许将为所述待机模式微处理器(3)和所述接收器(4)供电的电流通过。因为在正常工作模式下，所述主电源电压(Vsmps)高于所述电池电压，被连接到实现电池供电的线的输入的所述二极管(105)隔断所述电池与所述电路的连接，由此防止从所述电池(6)引入电流。
在待机模式下被用作电源的所述电池(6)在待机模式下经由二极管(105)为所述待机模式微处理器(3)和所述接收器(4)供电。由于电池能量随时间的消耗，所述电池电压(Vbat)随时间变化。由于此原因，所述电池电压(Vbat)不被直接用作所述待机模式电压(Vstby)。为了以有效率的方式使用所述电池(6)能量并延长所述电池(6)的寿命，在所述电池(6)的正极端子(C节点)和被连接到在待机模式下被供电的电路的输入的所述二极管(105)的正极端子(D节点)之间使用DC-DC转换器(7)。被所述待机模式微处理器(3)控制的所述DC-DC转换器(7)将所述电池电压(Vbat)转换为待机模式电压(Vstby)。
待机模式下消耗的大部分功率被所述接收器(4)使用。由于此原因，在待机模式下所述待机模式微处理器(3)通过周期性的打开和关闭所述接收器(4)而操作所述接收器(4)。通过所述待机模式微处理器(3)打开/关闭位于所述接收器(4)的接地端子(GND)和地之间的所述开关(8)来实现打开/关闭所述接收器(4)电源。所述接收器(4)将被打开和关闭的时间间隔被调整使得所述时间间隔将会最小化功率消耗但是将不会允许丢失经所述远程控制而被发送的命令。例如在采用在红外数据通信中通常使用的RC5协议作为基础的远程控制应用中，所述接收器(4)被保持为打开0.15秒、关闭0.85秒。所述待机模式微处理器(3)以适合于这些时间周期的频率将所述开关(8)打开和关闭。这样，用于检测来自所述远程控制的命令的时间不会延长并且为了传送命令，用户不必多于一次的或者长时间的按压所述远程控制上的键。
以合适的频率执行所述打开/关闭操作使得所述接收器(4)的接地端子处的电压没有完全降低到零。为此目的，使用并联电流限制电路(11)。这样，所述接收器(4)中的自动增益控制(AGC)值被保持并且所述接收器(4)在检测远程控制信号中出错的可能性被最小化。
当所述显示设备(1)基于从所述远程控制接收的所述命令而从所述正常工作模式切换到待机模式时，所述待机模式微处理器(3)发送命令到所述控制电路(10)以关闭所述继电器(9)并且被连接到所述主电源输入(B)的所述继电器(9)被所述控制电路(10)关闭。这样，防止了在待机模式下从所述主电源引入故障电流，由此保证了从所述主电源引入的功率为零。
为了防止额外的能量损失，所述待机模式微处理器(3)在待机模式下不将来自所述接收器(4)的信号直接传送到框架。为此目的，使用特定的定时。当检测到退出所述待机模式的命令时，所述控制电路(10)关闭所述继电器(9)并且一旦框架电压上升到特定值，则所述命令信号被传送到所述框架。由于其他的命令没有被传送到所述主微处理器(2)，故能量被节省。
当所述显示设备(1)工作在待机模式下时，所述待机模式微处理器(3)测量所述电池电压(Vbat)且监控该电压的变化。当确定电池电压降低到低于特定值时，所述待机模式微处理器(3)将所述显示设备(1)从所述待机模式切换到‘主动待机’模式，也就是说，这使得供电由所述主电源电压(Vspms)提供。基于从所述电池(6)引出的电流来测量所述电池电压(Vbat)。然而，具有非常低的值的所述电流使得精确地测量电池电压(Vbast)是困难的。例如在从LiSOC12电池引出少量电流较长一段时间的情况下，这些电池的内电阻上升到高的数值并且当所述待机模式微处理器(3)正在测量所述电池电压(Vbat)时可能会得到错误的结果。为了防止这种类型的测量错误，所述待机模式微处理器(3)在测量所述电池电压(Vbat)之前模拟当从所述接收器(4)接收到退出所述待机模式的命令时形成的电流。例如，所述微处理器(3)完全地退出所述待机模式且所述IR接收器(4)被完全地供电而不被切换。此外，电流被特别地供应给所述微处理器(3)上某些通用输入输出接口(GPIO)。这样，防止了尽管电池已经电力不足仍将其检测为满，并防止了在待机模式下在其随后的使用中遇到问题。
当确定所述电池电压(Vbat)下降到水平以下时，所述待机模式微处理器(3)产生将在听觉和/或视觉上警告用户的信号并将这些信号发送到所述主微处理器(2)。借助于屏幕和/或扬声器将这些信号呈现给用户，告知用户所述电池(6)正在低电量运行并警告所述用户要更换所述电池(6)。
当所述待机模式微处理器(3)确定所述电池电压(Vbat)不足时，其能够使所述DC-DC转换器(7)起放大器的作用。这样，电池电压(Vbat)被放大并且获得了必需的待机模式电压(Vstby)。
如果，基于所述电池(6)正运行在低电量的警告，所述电池(6)没有被更换且所述电池电压(Vbat)太低到不足以提供所述待机模式供电，则所述待机模式微处理器(3)将所述显示设备(1)切换到‘主动待机’模式，在所述模式中在待机模式中所消耗的低能量由所述主电源提供。因此，即使所述电池(6)电压已降低到太低以至于不能在待机模式下使用，所述显示设备(1)可以在待机模式下继续工作而没有任何问题。
所述‘主动待机’模式也被使用在如下情况下：在所述显示设备(1)中在待机模式下运行功耗非常高的功能(例如定时器)。当所述待机模式微处理器(3)确定从所述电池(6)引出的电流高于特定值时，其将所述显示设备(1)切换到所述主动待机模式。这样，降低了在待机模式下能耗的所述电池(6)能量，由此延长了所述电池(6)的寿命。
由于使用电池(6)，以及由于所述待机模式微处理器(3)工作以便在待机模式下在实现所述功能中最小化功率消耗的事实，所述发明的显示设备(1)可以在待机模式下工作而不从所述主电源引入功率。由于所述接收器(4)在待机模式下被周期性的供电的事实，在待机模式下，在待机模式下消耗的功率被最小化，所述电池电压(Vbat)被持续地监测并且在其降低到特定值之下的情况下调整所述DC-DC转换器(7)的增益值，并且当必要时其被切换至‘主动待机’模式，当确定从所述电池(6)引出的电流在特定值之上时其被切换至所述‘主动待机’模式，并且在所述电池供电的待机模式下打开所述继电器(9)，由此主电源连接被切断。因此，使用的所述待机模式电路工作使得其根据所述电池电压(Vbat)和从所述电池(6)引出的电流两者而变化，并且这样，在待机模式下实现了最大可能的能量节省。
在此基本概念的框架中，开发各种各样的所述显示设备(1)的应用是可能的。本发明基本上是根据所述权利要求并且可以不限于此处提供的示例。

Claims (14)

1.一种显示设备(1)，所述显示设备(1)能够工作在正常工作模式下以及在其中所述显示设备(1)消耗低能量的待机和主动待机模式下，所述显示设备(1)包括控制电路及其组件的主微处理器(2)、待机模式微处理器(3)、接收由远程控制发送的红外(IR)信号并将所述红外信号传送到所述待机模式微处理器(3)的接收器(4)、在待机模式下被用作电源的电池(6)、DC-DC转换器(7)，通过所述DC-DC转换器(7)从所述电池(6)电压得到待机模式电压(Vstby)；待机模式微处理器(3)，所述待机模式微处理器(3)在待机模式下持续测量所述电池电压(Vbat)以及从所述电池(6)引出的电流，并且根据这些值的变化执行对所述接收器(4)的供电的控制以及对所述DC-DC转换器(7)的增益值的调整；
其特征在于，开关(8)，所述开关(8)位于所述接收器(4)的接地端子(GND)和地之间并且由所述待机模式微处理器(3)打开/关闭，以及接收器(4)，所述接收器(4)被周期性地供应电力以便在待机模式下其被关闭的时间间隔比其被打开的时间间隔更长；
其中，在所述主动待机模式下，所述供电由主电源电压提供。
2.根据权利要求1所述的显示设备(1)，其特征在于，接收器(4)，所述接收器(4)在待机模式下为了接收用于切换到和退出待机模式的命令而由待机模式电压(Vstby)供电。
3.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的显示设备(1)，其特征在于，二极管(5)，所述二极管(5)的正极端子被连接到主电源输入(B)并且负极端子被连接到节点A，从所述节点A所述待机模式微处理器(3)和所述接收器(4)被供电，并且所述二极管(5)允许来自所述主电源的电流仅在A方向上通过。
4.根据权利要求3所述的显示设备(1)，其特征在于，二极管(105)，所述二极管(105)的正极端子被连接到所述转换器(7)的输出(D)并且负极端子被连接到所述节点A，从所述节点A所述待机模式微处理器(3)和所述接收器(4)被供电，并且在待机模式下所述二极管(105)允许来自所述转换器(7)的电流仅在所述A方向上通过；并且所述二极管(105)在正常工作模式和主动待机模式下阻止所述电池(6)与所述电路的连接，由此防止了从所述电池(6)引出电流。
5.根据权利要求1所述的显示设备(1)，其特征在于，接收器(4)，所述接收器(4)通过以合适的频率被打开/关闭而被供电使得其接地端子处的电压没有完全降低到零。
6.根据权利要求5所述的显示设备(1)，其特征在于，电流限制电路(11)，所述电流限制电路(11)被并联地连接到所述开关(8)，并且在周期性地打开/关闭所述接收器(4)期间，所述电流限制电路(11)防止所述接收器的所述接地端子处的电压完全降低到零。
7.根据权利要求3所述的显示设备(1)，其特征在于，继电器(9)，所述继电器(9)被用于当接收到用于退出所述正常工作模式和切换到待机模式的命令时自动地切断所述主电源，控制电路(10)，所述控制电路(10)控制所述继电器(9)的打开/关闭，以及待机模式微处理器(3)，所述待机模式微处理器(3)发送信号到所述控制电路(10)以打开所述继电器(9)。
8.根据权利要求7所述的显示设备(1)，其特征在于，控制电路(10)，基于接收来自所述待机模式微处理器(3)的所述命令，所述控制电路(10)打开被连接到所述主电源的输入的所述继电器(9)，由此在所述待机模式下防止从所述主电源引出故障电流。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的显示设备(1)，其特征在于，待机模式微处理器(3)，基于接收用于退出所述待机模式和切换到正常工作模式的命令，所述待机模式微处理器(3)向所述控制电路发送用于打开所述继电器(9)的命令。
10.根据权利要求9所述的显示设备(1)，其特征在于，待机模式微处理器(3)，所述待机模式微处理器(3)在所述控制电路(10)关闭所述继电器(9)并且框架电压上升到特定值之后将所述命令信号传送到框架。
11.根据权利要求1至2中的任一项权利要求所述的显示设备(1)，其特征在于，待机模式微处理器(3)，当其确定所述电池电压(Vbat)低于特定水平时，所述待机模式微处理器(3)生成将在听觉和/或视觉上警告用户的信号，并且所述信号能使所述用户通过屏幕和/或扬声器被告知所述电池(6)正在低电量运行，并且警告所述用户更换所述电池(6)。
12.根据权利要求1至2中的任一项权利要求所述的显示设备(1)，其特征在于，待机模式微处理器(3)，当其确定所述电池电压(Vbat)低于特定水平时，所述待机模式微处理器(3)能使所述DC-DC转换器(7)起放大器的作用，由此放大所述电池电压(Vbat)，并且能够得到必需的待机模式电压(Vstby)。
13.根据权利要求1至2中的任一项权利要求所述的显示设备(1)，其特征在于，待机模式微处理器(3)，当其确定尽管由所述转换器(7)放大，所述电池电压(Vbat)仍已太低以至于不能提供足够的待机模式电压(Vstby)时，所述待机模式微处理器(3)能够切换到‘主动待机’模式。
14.根据权利要求1至2中的任一项权利要求所述的显示设备(1)，其特征在于，待机模式微处理器(3)，当其确定从所述电池(6)引出的电流在特定值之上时，所述待机模式微处理器(3)能够切换到‘主动待机’模式。
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