CN104777892B - 显示器零功耗待机的延时触发和唤醒装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及节电技术领域，具体涉及一种显示器零功耗待机的延时触发和唤醒装置及方法。所述显示器电源由继电器K1控制，通过采用微安级触发电路，继电器控制，低功耗保持及待机只保持唤醒信号检测和触发电路供电等综合技术保障措施，将待机电源功率消耗降到14mW以下；这样待机时可以彻底切断显示器交流电源，仅留下待机值守电路，交流待机功耗几乎为零，将待机安全性能大幅度提高。采用唤醒信号唤醒本装置，丝毫不影响用户原有使用习惯。本发明所述显示器包含PC机的显示器及电视机；本文以PC机的显示器为例进行说明，控制PC机的显示器及控制电视机电路的区别仅在于唤醒信号检测模块2不同，本发明将在两种电路不同的地方特别指出。
Description
技术领域
本发明涉及显示器的零功耗待机的节能控制技术，具体是显示器零功耗待机延时触发和唤醒装置及方法，它适用于所有PC机的显示器及电视机。
背景技术
随着PC机的普及，PC机已经进入到所有的企事业单位，也进入到寻常百姓家庭。而电视机的普及程度更大。与PC机配套的显示器，随同PC机进入到企事业单位和寻常百姓家庭。根据对显示器的待机功耗实测和统计发现，现有显示器待机功耗在8~20mA，老型号的显示器更甚达到45mA。据此估算，现有显示器年待机功耗在15~38度电/年。当前使用的显示器数量保守估计超过1亿台，现有电视机的待机功耗与PC机配套的显示器相当，其数量远大于与PC机配套的显示器数量，如此“惊人”的总待机耗电量，就在眼皮底下静悄悄地发生。当前显示器厂商节电的焦点集中于开关电源上，即显示器正常使用中的节能，并没有注意到待机节能上。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的盲区，给显示器提供真正能实现零功耗待机的方法和装置。主要包含四个模块，分别是延时触发模块、唤醒信号检测模块、待机检测模块和电源转换模块。
本发明提供给显示器实现零功耗待机的方法，包括：
用交流电源和显示器之间的显示器回路控制所述交流电源和显示器的断开和连接。
用检测显示器待机状态信号延时触发的动作断开所述交流电源和显示器的连接。
用检测唤醒的活动信号，复位延时器，置位触发器的动作闭合所述交流电源和显示器的连接。
用检测唤醒的设备接入信号，复位延时器，置位触发器的动作闭合所述交流电源和显示器的连接。
用待机状态下只有延时触发模块中的触发器和信号检测电路通电的方法，使整个值守电路和唤醒信号检测模块2实际功耗小于4mW；目前选用的电源转换芯片的待机功耗小于10mW；使整机装置功耗14mw以下。
本发明具体采用如下技术方案实现：
一种显示器零功耗待机的延时触发和唤醒装置，包括设置在交流电源和显示器8之间的显示器回路，所述显示器回路包括用于控制所述交流电源和所述显示器8连接和断开的控制装置插头5；与控制装置插头5的零线和地线连接的控制装置插座6；显示器插头7与控制装置插座6连接；与控制装置插头5的火线连接的待机检测模块4；与控制装置插头5的火线和零线连接的电源转换模块3；与待机检测模块4连接的延时触发模块1；与延时触发模块1和电源转换模块3连接的唤醒信号检测模块2。
所述延时触发模块1包括或门U1、延时器、触发器、三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、二极管D1和继电器K1；
或门U1的一输入端接到待机检测模块4的OUT端，接收待机信号；或门U1的另一输入端接到唤醒检测模块2的OUT端，接收唤醒信号；或门U1的输出端接到延时器的RST端；延时器的电源正端VCC接到三极管Q1的集电极VCC1；延时器的电源负端GND接电源地；延时器的OUT端接到触发器的CLK端；触发器的SET端接到唤醒信号检测模块2的OUT端，接收唤醒信号；触发器的电源正端VCC接到电源转换模块3的输出端VCC；触发器的电源负端GND接电源转换模块3的输出端GND；触发器的OUT端经电阻R3接到三极管Q2的基极；电阻R1，电阻R2的公共端接到三极管Q1的基极；电阻R1的另一端与三极管Q1的发射极的公共端接到电源正极VCC；电阻R2的另一端接到三极管Q2的集电极；三极管Q2的发射机接电源地；二极管D1和继电器K1控制线圈并联，接到三极管Q1的集电极和电源地之间；继电器K1的触点接在电流互感器和控制装置插座6之间。
所述待机检测模块4与控制装置插头5的火线之间设置有电流互感器；
电流互感器原边串接在控制装置插头5的火线ACL和ACL_1之间；电流互感器负边并联在待机检测模块4的I_IN和I_OUT两端；待机检测模块4的VCC端接到触发器Q1的集电极VCC1；待机检测模块4的GND端接到电源地；待机检测模块4的OUT端接到延时触发模块1的延时器的或门U1的一个输入端，输出/待机信号；光二极管Working正端经电阻R4接到待机检测模块4的OUT端；光二极管Working的负端接电源地。
所述唤醒信号检测模块2包括唤醒信号接口和唤醒信号检测；唤醒信号检测模块2的电源正端VCC接到电源转换模块3的电源输出正端VCC；唤醒信号检测模块2的电源GND接到电源转换模块3的电源输出负端GND；唤醒信号接口的USB_IN端接到USB接口的外接设备；唤醒信号接口的PS2_IN端接到PS2接口的外接设备；唤醒信号检测的OUT端接到延时触发模块1的触发器的SET端和与延时器的RST端相连的或门U1的输入端，输出唤醒信号。
所述唤醒信号检测模块2为电视机唤醒信号检测模块，电视机唤醒信号检测模块包括唤醒信号接口和唤醒信号检测；唤醒信号接口为红外信号接口，电视机唤醒信号检测模块2的输出端OUT接到延时触发模块1。
一种基于上述装置的显示器零功耗待机的延时触发和唤醒方法，包括，
当所述显示器8进入待机状态时，所述待机检测模块4识别出所述显示器8待机状态后，停止对所述延时触发模块1的延时器复位，所述延时触发模块1的延时器开始计数，计时时间到后，所述延时触摸模块1的触发器的OUT端输出低电平，三极管Q2，Q1截止，所述延时触摸模块1中的继电器K1断开，所述显示器8彻底断电；
当所述唤醒信号检测模块2检测到唤醒活动后，复位所述延时触发模块1的延时器，同时置所述延时触发模块1的触发器的OUT端为高电平，三极管Q2，Q1导通，所述延时触发模块1的继电器K1闭合，所述显示器8与所述交流电源接通；
当所述待机检测模块4识别出所述显示器8工作时，复位所述延时触发模块1的延时器，所述延时触发器1的触发器一直输出高电平，三极管Q2，Q1一直导通，继电器K1一直处于闭合状态，所述交流电源与所述显示器一直连通。
一种基于上述装置的显示器零功耗待机的延时触发方法，包括，
用设置在交流电源与显示器之间的显示器回路控制所述交流电源与所述显示器断开；
用与串在显示器回路中的继电器K1的触点，在待机时处于断开的动作，使所述交流电与显示器断开；
用与串在显示器电源回路中的电流互感器检测所述显示器负载电流，经待机检测模块4给延时触发模块1发出待机信号，延时触发模块1再给继电器K1断开动作信号，使所述交流电与显示器断开；
一种基于上述装置的显示器零功耗待机的延时唤醒方法，包括，
用设置在交流电源与显示器之间的显示器回路保持所述交流电源与所述显示器连接；
用与串在显示器电源回路中的继电器K1的触点，在正常使用时处于闭合的动作，使所述交流电与显示器连接；
用与串在显示器电源回路中的电流互感器检测所述显示器负载电流，经待机检测模块4给延时触发模块1发出非待机信号，延时触发模块1再给继电器K1闭合动作，使所述交流电与显示器连接；
用连接到唤醒信号检测模块2的唤醒的活动信号，经唤醒信号检测模块2给延时触发模块1发出唤醒信号，延时触发模块1再给继电器K1闭合动作，使所述交流电与显示器连接；
待机检测模块2检测到非待机信号，复位延时触发模块1的延时器，让延时触发模块1保持继电器K1闭合动作；唤醒的活动信号，复位延时触发模块1的延时器，让延时触发模块1立即给继电器K1闭合动作，用户只需要正常使用键盘，鼠标(唤醒)，即可唤醒显示器，不需要用户改变原有的使用习惯。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1、显示器待机时自动关闭显示器交流电源。
2、 用户使用PC机，只要键盘按键按下或鼠标移动，即可接通显示器交流电源。
3、不影响PC机使用者原有习惯。
4、电路简单，元件少，体积小，可靠，只需将显示器控制装置插头接到本装置的控制装置插座上，不用对显示器做任何改动。
5、相比AC-DC电源节能，更适用于现有显示器的节能。
附图说明
图1为本发明的显示器零功耗待机的延时触发和唤醒装置的结构框图。
图2为延时触发模块1内部结构框图。
图3为待机检测模块4内部结构框图。
图4为唤醒信号检测模块2内部结构框图。
图5为电视机唤醒信号检测模块2内部结构框图。
其中，1—延时触发模块，2—唤醒信号检测模块，3—电源转换模块，4—待机检测模块，5—控制装置插头，6—控制装置插座，7—显示器插头，8—显示器。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的显示器零功耗待机的延时触发和唤醒方法及控制装置的具体实施方式进行详细说明。
参见图1，图1为本发明的显示器零功耗待机的延时触发和唤醒方法及装置的结构框图。本发明的显示器零功耗待机的延时触发和唤醒方法及控制装置包括：设在交流电源和显示器之间的，用于控制所述交流电源和所述显示器连接和断开的控制装置插头5；与控制装置插头5零线和地线连接的控制装置插座6；与控制装置插头5的火线连接的待机检测模块4；与控制装置插头5火线和零线连接的电源转换模块3；与待机检测模块4连接的延时触发模块1；与延时触发模块1和电源转换模块3连接的唤醒信号检测模块2。
当所述显示器8进入待机状态时，所述待机检测模块4识别出所述显示器8待机状态后，停止对所述延时触发模块1的延时器复位，所述延时触发模块1的延时器开始计数，计时时间到后，所述延时触摸模块1的触发器的OUT端输出低电平，三极管Q2，Q1截止，所述延时触摸模块1中的继电器K1断开，所述显示器8彻底断电。
当所述唤醒信号检测模块2检测到唤醒活动后，复位所述延时触发模块1的延时器，同时置所述延时触发模块1的触发器的OUT端为高电平，三极管Q2，Q1导通，所述延时触发模块1的继电器K1闭合，所述显示器8与所述交流电源接通。
当所述待机检测模块4识别出所述显示器8工作时，复位所述延时触发模块1的延时器，所述延时触发器1的触发器一直输出高电平，三极管Q2，Q1一直导通，继电器K1一直处于闭合状态，所述交流电源与所述显示器一直连通。
实施例1：
参见图1，图2，图3和图4。图2，图3和图4为图1中各个模块的内部框图。
图2为延时触发模块1的内部结构框图：或门U1的一输入端接到待机检测模块4的OUT端，接收/待机信号；或门U1的另一输入端接到唤醒检测模块2的OUT端，接收唤醒信号；或门U1的输出端接到延时器的RST端；延时器的电源正端VCC接到三极管Q1的集电极VCC1；延时器的电源负端GND接电源地；延时器的OUT端接到触发器的CLK端；触发器的SET端接到唤醒信号检测模块2的OUT端，接收唤醒信号；触发器的电源正端VCC接到电源转换模块3的输出端VCC；触发器的电源负端GND接电源转换模块3的输出端GND；触发器的OUT端经电阻R3接到三极管Q2的基极；电阻R1，电阻R2的公共端接到三极管Q1的基极；电阻R1的另一端与三极管Q1的发射极的公共端接到电源正极VCC；电阻R2的另一端接到三极管Q2的集电极；三极管Q2的发射机接电源地；二极管D1（续流）和继电器K1控制线圈并联，接到三极管Q1的集电极和电源地之间；继电器K1的触点接在电流互感器和控制装置插座之间。
图3为待机检测模块的结构框图：电流互感器原边串接在控制装置插头5的火线ACL和ACL_1之间；电流互感器负边并联在待机检测模块4的I_IN和I_OUT两端；待机检测模块4的VCC端接到三极管Q1的集电极VCC1；待机检测模块4的GND端接到电源地；待机检测模块4的OUT端接到延时触发模块1的延时器的或门U1的一个输入端，输出/待机信号；光二极管Working正端经电阻R4接到待机检测模块4的OUT端；光二极管Working的负端接电源地。
图4为唤醒信号检测模块的结构框图：唤醒信号检测模块包括唤醒信号接口和唤醒信号检测两部份；唤醒信号接口的USB_IN端接到USB接口的外接设备；唤醒信号接口的PS2_IN端接到PS2接口的外接设备；唤醒信号检测的OUT端接到延时触发模块1的触发器的SET端和与延时器的RST端的或门U1的输入端，输出唤醒信号。
图5为电视机唤醒信号检测模块2，其唤醒信号则来自红外接收信号，电视机唤醒信号检测模块2接收红外信号，电视机唤醒信号检测模块2的输出端OUT接到延时触发模块1。电视机唤醒信号检测模块2收到唤醒信号后，电视机唤醒信号检测模块2的OUT端输出高电平，使延时触发模块1的触发器A输出高电平；三极管Q1，Q2导通；继电器K1吸合；电视机交流电源接通。本装置不改变人们使用电视机的习惯。但可使电视机待机功耗降到11.3mW以下。(其中电源电路标称待机功耗为10mW，实测电源电路待机功耗值小于6mW；若希望进一步减小待机功耗，也可选用标称待机功耗为5mW的电源电路。)
下面对本装置的工作过程进行说明。
设备初上电，由PC的USB电源5V产生一个变化信号，经唤醒信号检测模块2输出一个唤醒信号；延时触发模块1的触发器的SET端收到唤醒信号，
触发器的OUT端输出高电平，三极管Q2，Q1导通，继电器K1得电吸合，显示器通电；同时，延时触发模块1的延时器和待机检测模块4通电。
显示器通电后，工作电流大于设定待机电流；待机检测模块4的OUT端输出高电平，使延时触发模块1的延时器一直处于复位状态；延时触发模块1的触发器状态不翻转；三极管Q2，Q1的保持导通；继电器K1保持吸合；显示器一直有交流电源。
当显示器进入待机后，工作电流小于设定待机电流；待机检测电路4的OUT端输出低电平；延时触发模块1的延时器开始计时；计时时间到后，延时器的OUT端给触发器一个脉冲；触发器的 OUT端输出低电平；三极管Q1，Q2截止；继电器K1断开；显示器交流电源断开。
当显示器进入待机后，继电器K1断开；待机检测电路4和延时触发模块1的延时器的电源VCC1掉电；仅有延时触发模块1的触发器工作；此时装置处于待机值守状态，值守电路和唤醒信号检测模块2实际功耗小于4mW；目前选用的电源转换芯片的待机功耗小于10mW；装置整体待机功耗小于14mW。
当唤醒信号检测模块2检测到来自PS2或USB的外接设备的活动信号后，在唤醒信号检测模块2的OUT端输出高电平，同时进入延时触发模块1的触发器的SET端和与延时器的RST端相连的U1的一个输入端；延时触发模块1的延时器复位；使延时触发模块1的触发器A输出高电平；三极管Q1，Q2导通；继电器K1吸合；显示器交流电源接通。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，在不脱离本发明原理的前提下，所作出的若干改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种显示器零功耗待机的延时触发和唤醒装置，其特征在于：包括设置在交流电源和显示器8之间的显示器回路，所述显示器回路包括用于控制所述交流电源和所述显示器8连接和断开的控制装置插头5；与控制装置插头5的零线和地线连接的控制装置插座6；显示器插头7与控制装置插座6连接；与控制装置插头5的火线连接的待机检测模块4；与控制装置插头5的火线和零线连接的电源转换模块3；与待机检测模块4连接的延时触发模块1；与延时触发模块1和电源转换模块3连接的唤醒信号检测模块2；
所述延时触发模块1包括或门U1、延时器、触发器、三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、二极管D1和继电器K1；
或门U1的一输入端接到待机检测模块4的OUT端，接收待机信号；或门U1的另一输入端接到唤醒检测模块2的OUT端，接收唤醒信号；或门U1的输出端接到延时器的RST端；延时器的电源正端VCC接到三极管Q1的集电极VCC1；延时器的电源负端GND接电源地；延时器的OUT端接到触发器的CLK端；触发器的SET端接到唤醒信号检测模块2的OUT端，接收唤醒信号；触发器的电源正端VCC接到电源转换模块3的输出端VCC；触发器的电源负端GND接电源转换模块3的输出端GND；触发器的OUT端经电阻R3接到三极管Q2的基极；电阻R1，电阻R2的公共端接到三极管Q1的基极；电阻R1的另一端与三极管Q1的发射极的公共端接到电源正极VCC；电阻R2的另一端接到三极管Q2的集电极；三极管Q2的发射机接电源地；二极管D1和继电器K1控制线圈并联，接到三极管Q1的集电极和电源地之间；继电器K1的触点接在电流互感器和控制装置插座6之间；
所述待机检测模块4与控制装置插头5的火线之间设置有电流互感器；
电流互感器原边串接在控制装置插头5的火线ACL和ACL_1之间；电流互感器负边并联在待机检测模块4的I_IN和I_OUT两端；待机检测模块4的VCC端接到触发器Q1的集电极VCC1；待机检测模块4的GND端接到电源地；待机检测模块4的OUT端接到延时触发模块1的延时器的或门U1的一个输入端，输出/待机信号；光二极管Working正端经电阻R4接到待机检测模块4的OUT端；光二极管Working的负端接电源地；
所述唤醒信号检测模块2包括唤醒信号接口和唤醒信号检测；唤醒信号检测模块2的电源正端VCC接到电源转换模块3的电源输出正端VCC；唤醒信号检测模块2的电源GND接到电源转换模块3的电源输出负端GND；唤醒信号接口的USB_IN端接到USB接口的外接设备；唤醒信号接口的PS2_IN端接到PS2接口的外接设备；唤醒信号检测的OUT端接到延时触发模块1的触发器的SET端和与延时器的RST端相连的或门U1的输入端，输出唤醒信号；当唤醒信号检测模块2检测到来自PS2或USB的外接设备的活动信号后，在唤醒信号检测模块2的OUT端输出高电平，同时进入延时触发模块1的触发器的SET端和与延时器的RST端相连的U1的一个输入端；使延时触发模块1的延时器复位；同时使延时触发模块1的触发器输出高电平；三极管Q1，Q2导通；继电器K1吸合；显示器交流电源接通；用户使用PC机，只要键盘按键按下或鼠标移动，即可接通显示器交流电源；
当所述显示器8进入待机状态时，所述待机检测模块4识别出所述显示器8待机状态后，停止对所述延时触发模块1的延时器复位，所述延时触发模块1的延时器开始计数，计时时间到后，所述延时触摸模块1的触发器的OUT端输出低电平，三极管Q2，Q1截止，所述延时触摸模块1中的继电器K1断开，所述显示器8彻底断电；
当所述唤醒信号检测模块2检测到唤醒活动后，复位所述延时触发模块1的延时器，同时置所述延时触发模块1的触发器的OUT端为高电平，三极管Q2，Q1导通，所述延时触发模块1的继电器K1闭合，所述显示器8与所述交流电源接通；
当所述待机检测模块4识别出所述显示器8工作时，复位所述延时触发模块1的延时器，所述延时触发器1的触发器一直输出高电平，三极管Q2，Q1一直导通，继电器K1一直处于闭合状态，所述交流电源与所述显示器一直连通。
2.一种基于权利要求1所述装置的显示器零功耗待机的延时触发方法，其特征在于：包括，
用设置在交流电源与显示器之间的显示器回路控制所述交流电源与所述显示器断开；
用与串在显示器回路中的继电器K1的触点，在待机时处于断开的动作，使所述交流电与显示器断开；
用与串在显示器电源回路中的电流互感器检测所述显示器负载电流，经待机检测模块4给延时触发模块1发出待机信号，延时触发模块1再给继电器K1断开动作信号，使所述交流电与显示器断开。
3.一种基于权利要求1所述装置的显示器零功耗待机的延时唤醒方法，其特征在于：包括，
用设置在交流电源与显示器之间的显示器回路保持所述交流电源与所述显示器连接；
用与串在显示器电源回路中的继电器K1的触点，在正常使用时处于闭合的动作，使所述交流电与显示器连接；
用与串在显示器电源回路中的电流互感器检测所述显示器负载电流，经待机检测模块4给延时触发模块1发出非待机信号，延时触发模块1再给继电器K1闭合动作，使所述交流电与显示器连接；
用连接到唤醒信号检测模块2的唤醒的活动信号，经唤醒信号检测模块2给延时触发模块1发出唤醒信号，延时触发模块1再给继电器K1闭合动作，使所述交流电与显示器连接；
待机检测模块2检测到非待机信号，复位延时触发模块1的延时器，让延时触发模块1保持继电器K1闭合动作；唤醒的活动信号，复位延时触发模块1的延时器，让延时触发模块1立即给继电器K1闭合动作，用户按下键盘按键或移动鼠标唤醒显示器，不需要用户改变原有的使用习惯。
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