CN1337620A - 具有省电装置的显示器 - Google Patents

Abstract

一种具有省电装置的显示器,该显示器具有一阴极射线管,并可接受由单一电源所提供的电力及一计算机所传送的彩色信号及同步信号,这些信号用以构成该显示器的画面,该显示器包含一在检测到上述任一信号消失时则输出一指令的控制单元及一电源管理电路,当该电源管理电路接收该指令后,降低该显示器用电电路的电力,使该显示器进入单一省电模式,在此该阴极射线管的加热器的工作循环周期为一介于100%与0%之间的一预定值。

Description

具有省电装置的显示器

本发明涉及一种具有省电装置的显示器，特别是涉及一种具有降低功耗及方便使用者使用的功效的具有单一省电模式的省电装置的显示器。

今日的显示器为了符合省电标准都设有省电装置。而一般显示器是根据计算机的使用状态来管理电力，以降低功率消耗。

计算机在一般正常开机状态下，对显示器传送的图像信号除了包含R、G、B信号外更包含一垂直同步信号Vsync与一水平同步信号Hsync。而计算机中央处理器在一段时间内未检测到输入装置如鼠标器或键盘等有动作时，即不再供应垂直同步信号Vsync或水平同步信号Hsync至显示器，而在中央处理器控制中断垂直同步信号Vsync或水平同步信号Hsync至一段时间后(即输入装置持续一长时间未动作时)，使垂直同步信号Vsync与水平同步信号Hsync皆不再被供应至显示器。

而，由同一发明人所申请的美国专利第5,389,952号、第5,880,719号、第5,648,799号专利中披露一种以往具有两级的省电模式的显示器。如图1为以往具有省电装置的显示器，该显示器包含一介面333、一具有监视器电力管理(monitor power management；MPM)指令的微处理器339及一具有电压控制电路的图像电路345。该介面33是经一视频图形介面卡(Video Graphics Adapter：VGA)电缆127电连接至主机，用以接收影像信号并将其分离成R、G、B彩色信号、水平同步信号Hsync335及垂直同步信号Vsync337，而将R、G、B彩色信号输出至图像电路345以供形成图像画面，及将垂直同步信号Vsync337与水平同步信号Hsync335输出至微处理器339。该微处理器339监视垂直同步信号Vsync335与水平同步信号Hsync337，并将这些同步信号继续输送至图像电路345，以供形成图像画面用。该微处理器339以一第一级与一第二级的信号线341、343与图像电路345内的电压控制电路连接。

当微处理器339检测到水平同步信号Hsync与垂直同步信号Hsync正常输入时，则保持第一级与第二级信号线341、343的电压电平为一静止电压电平，此时图像电路345供应在显示器内所有电路电力。在此，显示器位于正常模式。

当微处理器339检测到水平同步信号Hsync消失时，则改变在第二级信号线343上的电压至一启动电压电平。当微处理器339检测到垂直同步信号Vsync消失时，则改变在第一级信号线341至启动电压电平。而当水平与垂直同步信号Hsync与Vsync恢复时，则复原第一级与第二级信号线341、343上的电压至静止电压电平。

图像电路345检测到在第一级信号线341上的启动电压电平时，则切断在监视器345内的所有电路的电力供应，但保留对微处理器339、介面333及图像电路345的电力控制电路(图中未示)的电力供应。此时，监视器进入第一级备用模式。而在监视器进入第一级备用模式后，欲切换回正常模式，则需一段较长的预热时间。一般对第一级备用模式中所要求的功率消耗必须小于5W。

图像电路345检测到第二级信号线343上的启动电压电平时，则切断对显示器内的电路电力供应，但除了仍继续供给上述第一级备用模式中保留的电路的电力外，更加上维持对阴极射线管(CRT)的加热器(Heater)的电力供应，以使显示器进入第二级备用模式。在此第二级备用模式中，功率消耗相对前述第一级备用模式高，但由于阴极射线管维持在工作温度，所以切换回正常模式所需的时间少于第一级备用模式。一般对于第二级备用模式所要求的恢复画面时间须等于或小于3秒。

所以，以往具有省电装置的显示器在第二级备用模式中由于仍需持续对加热器供应正常电力，致使在此模式中的功率消耗仍然过高，不符合今日低电力消耗的需求，而在第一级备用模式中，以往的省电装置在此模式中切断对加热器的电力供应以降低整体功率消耗，虽可达到降低不必要的功率消耗，但在此模式中，欲切换至正常模式时，由于加热器所需预热时间较长，致使显示器无法短时间(3秒内)恢复画面，如此会对使用者造成不便。因此，若能缩短加热器由第一备用模式至正常模式的时间，将可解决前述问题。

本发明的目的，在于提供一种使显示器直接进入单一可于短时间恢复画面的省电模式，可达到更节省功率消耗及方便使用者使用的具有省电装置的显示器。

本发明的一个方面，在于提供一种具省电装置的显示器，使显示器在未有任一种同步信号时，即进入单一省电模式，而在此省电模式中，电源管理电路降低显示器用电电路的电力，并维持阴极射线管的加热器于一低于工作温度并高于室温的温度，以使加热器恒处于短时间可恢复启动的预热状态，以达到节省电力及可于短时间恢复画面的功效。

本发明的另一方面，在于提供一种具有省电装置的显示器，使显示器在未有任一种同步信号时，即进入单一省电模式，而在此省电模式中，电源管理电路维持阴极射线管的加热器的工作循环周期为一介于100％与0％之间的预定值，并切断该显示器其余用电电路的电力，以达到节省电力及可于短时间恢复画面的功效。

本发明的再一方面，在于提供一种具有省电装置的显示器，使在省电模式中，电源管理电路以非连续的方式供给加热器电力，来维持加热器于预热状态。

本发明的又一方面，在于提供一种具有省电装置的显示器，使在省电模式中，控制单元输出一具有高电平与低电平的控制信号，进而使电源管理电路接收此信号后随高低电平变化供给或切断加热器电力，来维持加热器于预热状态。

本发明的显示器，其具有一阴极射线管，并可接受由单一电源所提供的电力及一计算机所传送的彩色信号及同步信号，这些信号用以构成该显示器的画面，该显示器包含：一控制单元及一电源管理电路。该控制单元在检测到上述任一信号消失时，输出一指令。当该电源管理电路接收该指令后，降低该显示器用电电路的电力，使该显示器进入单一省电模式，在该模式下，该阴极射线管的加热器的工作循环周期是介于100％与0％之间的一预定值，致使该加热器的温度大于室温但低于工作循环周期为100％的工作温度。

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

图1是以往具有省电装置的显示器的电路方块示意图。

图2是使用本发明较佳实施例的显示器的电路方块示意图。

图3是本发明较佳实施例的电源管理电路的详细电路图。

图4是本发明较佳实施例的第一控制信号的一范例时序图。

图5是依据图4的第一控制信号的加热器的电压变化的时序图。

图2是显示结合本发明较佳实施例的显示器电路结构。本发明所采用的显示器为具有阴极射线管(CRT)的显示器，下文中针对显示器的大体结构作一简介。

此显示器大体包括：一电源整流器11，用以外接一般市电【即指交流(AC)电】并将其转换成直流电，一电力供应电路(即指电源)12，用以接收经电源整流器11转换的直流电并经内部调整成多种不同规格(即指不同电压与电流)的电力以分别输出各种电力至适合的组件，一阴极射线管的加热器13(heater)，用以接收由电力供应电路12所输出的电力来使其温度上升以激励电子形成电子束，在此加热器13是接收电力供应电路12所输出的电力，一控制电路包含图像信号处理电路(图中未示)，以接收显示卡所送出的图像信号(包含R、G、B信号的彩色信号、同步信号Hsync、Vsync)并对该图像信号进行亮度、对比、色彩调整的处理等等、矩阵电路(图中未示)，接收经以除去图像讯号中的同步信号来得到R、G、B等三原色信号、视频输出电路(图中未示)，用以接收R、G、B三原色的信号并放大成足以驱动阴极射线管的信号、及阴极射线管的水平、垂直偏转电路14，用以控制因视频输出电路的输出信号与加热器13所产生的电子束能落在所要求的点上，在此控制电路接收电力供应电路所输出的电力，及一微控制单元(MCU；MicroController unit)15用以控制显示器内部构件的动作及时序(容后再述)，在此微控制单元15并接收电力供应电路12所输出的电力。应注意的是，上述电路只为阴极射线管直视型显示器的基本结构，而其他型式如阴极射线管投射型显示器对上述结构可能变化，并不局限于上述列举的结构。一般来说，显示器中的用电电路的水平、垂直偏转电路14与加热器13的功率消耗占显示器整体的功率消耗的极大比例，所以本申请的省电模式针对偏转电路与加热器13的消耗功率作控制。

本较佳实施例显示器中的省电装置包括控制单元15、一电源管理电路4。

在本实施例中，控制单元使用显示器的微控制单元15，并设定该微控制单元15检测是否有由外部(即指显示卡)输入的水平同步信号Hsync与垂直同步信号Vsync，并依检测结果产生一第一控制信号MCA0与一第二控制信号MCA1，在此实施例中，当微控制单元15检测到两同步信号Hsync与Vsync输入时，则为正常模式，此时第一控制信号MCA0与第二控制信号MCA1的输出皆位于高电平“1”，而在检测到两同步信号Hsync与Vsync其中之一未输入或两者皆未输入时，则进入单一的省电模式【Power-Saving Mode】并输出位于低电平“0”的第二控制信号MCA1，及为方波信号(为定时间在高电平与低电平中切换的周期信号)的第一控制信号MCA0，以利用为预设的工作循环周期D的第一控制信号MCA0来调整第一开关的启闭(容后再述)。

本实施例中的电源管理电路4是由一第一开关2与第二开关3所构成，并依第一与第二控制信号MCA0、MCA1来控制开启或关闭这些开关2、3。

第一开关2是位于加热器13与电力供应电路12间并连接两者，且第一开关2并电连接至微控制单元15以接收第一控制信号MCA0而启闭，当第一控制信号MCA0在低电平时，第一开关2关闭(指开路)，使加热器13未接收电力供应电路12所供给的电力。而当第一控制信号MCA0在高电平时，第一开关2开启(指短路)，使加热器13得以接收电力供应电路12所供给的电力。借此，当微控制单元15位于省电模式而输出为方波信号的第一控制信号MCA0(如图4)时，第一开关2也随第一控制信号MCA0的高低电平而启闭，使加热器13所接收的电压变化如图5也为方波，借此方式来供应使加热器13的工作循环周期(即加热器13于各周期中所占的工作时间的比例)为一低于100％(正常模式下加热器13的工作循环周期)与高于0％的预定值，让加热器13的温度高于室温与低于工作循环周期为10096的工作温度，因此相对于正常模式中加热器13的功率消耗，在省电模式中的功率消耗大为降低。如图3，在本实施例中，第一开关2大体上包括两晶体管Q942、Q943及两电阻R950、R951，其中晶体管Q943的基极B接收第一控制信号MCA0的输入、集电极C是经电阻R951连接至晶体管Q942的基极B与经电阻R951、R950连接至晶体管Q942的射极E、以及射极E接地，而晶体管Q942的集电极C电连接至加热器13及射极E并电连接至电力供应电路12，借以当第一控制信号MCA0为高电平时，让晶体管Q942、Q943随之导通，让电力供应电路12供给的电力经晶体管Q943流通至加热器13，相反，当第一控制信号MCA0为低电平时，则让晶体管Q942、Q943截止，而由于晶体管Q943的截止所形成的开路让电力不再供给至加热器13，以达到借由第一控制信号MCA0的电平来控制第一开关2的启闭，进而达到适时切断对加热器13的电力供应的效果，使该加热器13的工作循环周期为介于100％与0％的一预定值，以降低加热器13在省电模式中功率消耗并使加热器13恒处于预热状态，即维持加热器13在一低于正常模式的工作温度的温度。

第二开关3是位于电力供应电路12与偏转电路14间且分别电连接两者，第二开关3更电连接至微控制单元15，以接收第二控制信号MCA1，并随第二控制信号MCA1的电平变化而适时切断对偏转电路14的电力供应。在本实施例中，如图3，第二开关3如第一开关2也由两晶体管Q940、Q941及两电阻R945、R946所构成，其中晶体管Q941的基极B接收第二控制信号MCA1、集电极C是经电阻R946连接至晶体管Q940的基极B与经电阻R946与R945至晶体管Q940的射极E、以及射极E是接地，而晶体管Q940的射极E并电连接至电力供应电路12及集电极C电连接至控制电路14，借此当微控制单元15位于正常模式则输出为高电平的第二控制信号MCA1，使晶体管Q941与Q940随之导通，让电力供应电路12的电力得以经晶体管Q940至偏转电路14。当微控制单元15进入省电模式中，则输出为低电平的第二控制信号MCA1，使晶体管Q941、Q940截止，形成开路而切断对偏向电路14的电力供给。

由于在本实施例中，欲使加热器13处于可于短时间(例如3秒钟，依省电标准规定而定)内启动的预热状态，虽然第一开关2随第一控制信号MCA0的电平变化而启闭，让加热器13所接收供给电力断断续续，所以加热器13的工作循环周期低于正常模式的100％，但只要加热器13所接受的平均电压V2可以让其处于预热状态(维持预热温度)即可，而如何运算加热器13的平均电压V2将在以下举例说明：

假定MCA0为100Hz且其各周期的工作循环周期(Duty-Cycle)D如图4为50％(如下列公式1)，由于本实施例中MCA0为方波信号，则加热器13的工作循环周期也为50％，及电源供应电路12供给加热器13的电力的电压V1＝5V时，所以加热器13的平均电压V2下列公式2所运算结果等于1/2V1＝2.5V(如图5)：

所以由上列运算可知，加热器13的平均电压V2是由电力供应电路12所供给的电力的电压V1与工作循环周期D所决定，所以若欲调整加热器13至预热状态(即调整平均电压V2)时，则可调整电压V1或工作循环周期D甚至两者一起调整来实现，在本实施例中，由于调整电压V1需改变内部电路(如电力供应电路12的内部配置或于电力供应电路12与加热器13间设置一分压电路等等之类的方式)配置，所以利用调整工作循环周期D为首要考虑，本申请经实验测试的结果，当如图2所示的电源整流器11外接240V/50Hz的交流电时，设定第一控制信号MCA0为100Hz及工作循环周期D为40％，则整体功率消耗为4.7W与显示器恢复画面的时间为3秒，整体功率消耗符合一般于第一级备用模式的标准(＜5w)，且显示器恢复画面的时间也符合一般于第二级备用模式中3秒内画面回复的要求。

综上所述，当微控制单元15同时检测到垂直同步信号Vsync与水平同步信号Hsync输入时，则位于正常模式而输出皆为高电平的第一控制信号MCA0与第二控制信号MCA1，使电源管理电路4的第一与第二开关2、3开启而电力供应电路12可供给电力至加热器13与偏转电路14，显示器可随输入的彩色信号RGB与同步信号Hsync、Vsync而显示画面。而当微控制单元15未检测到垂直同步信号Vsync或水平同步信号Hsync或两者皆未检测到时，则进入单一的省电模式，即输出包含为方波信号的第一控制信号MCA0及为低电平的第二控制信号MCA1的指令，致使电源管理电路4的第一开关2随第一控制信号MCA0的电平变化而启闭，使加热器13所接收电力的电压也成为方波，让加热器13的平均电压V2下降，因此使加热器13的温度下降但维持在预热状态，使一旦使用者启动时，加热器13可于短时间恢复至工作温度而启动，以及第二开关3随低电平的第二控制信号MCA1而关闭，以切断对偏转电路14的电力供给。

因此，本发明中利用单一省电模式以取代以往两级的省电模式，而由于本发明直接进入单一省电模式，在此模式中利用不连续供给加热器13电力的方式来降低加热器13的平均电压及切断对偏转电路14的电力供给，以符合一般在以往省电装置的第一级备用模式(在此备用模式即指本申请的省电模式)中需小于功率消耗5W的要求，以省却以往在第二级备用模式中不必要的功率消耗，且由于加热器13恒处于预热状态，所以也具有以往省电装置的第二级备用模式中方便使用者可于短时间恢复画面的优点，所以本发明确实具有降低整体功率消耗与方便使用者的功效。

Claims (10)

1.一种显示器，其具有一阴极射线管，并可接受由单一电源所提供的电力及一计算机所传送的彩色信号与同步信号，所述信号用以构成该显示器的画面，该显示器包含一控制单元及一电源管理电路，其特征在于：

控制单元在检测到上述任一信号消失时，输出一指令；以及

当该电源管理电路接收该指令后，降低该显示器用电电路的电力，使该显示器进入单一省电模式，在该模式下，该阴极射线管的加热器的工作循环周期介于100％与0％间的一预定值，致使该加热器的温度大于室温但低于工作循环周期为100％时的工作温度。

2.如权利要求1所述的显示器，其特征在于：该显示器用电电路包括水平与垂直偏转电路，其中当该电源管理电路进入该省电模式中时，切断该水平与垂直偏转电路的供给电力。

3.如权利要求1所述的显示器，其特征在于：该电源管理电路进入该省电模式中时，适时供给该加热器电力，以使该加热器的工作循环周期为该预定值，以维持该加热器的温度。

4.一种显示器，其具有一阴极射线管，并可接受由单一电源所提供的电力及由一计算机所传送的彩色信号、垂直同步信号及水平同步信号，该显示器包含一控制单元及一电源管理电路，其特征在于：

该控制单元在检测到上述信号的任一信号消失时，输出一第一及一第二控制信号；

该电源管理电路，在接收所述控制信号后，使该显示器进入单一省电模式，在该模式下，依该第一控制信号使该阴极射线管加热器的工作循环周期介于100％与0％间的一预定值，致使该加热器的温度大于室温但低于工作循环周期为100％时的工作温度，并依该第二控制信号切断该显示器其余用电电路的电力。

5.如权利要求4所述的显示器，其特征在于：

该其余用电电路包括水平与垂直偏转电路。

6.如权利要求4所述的显示器，其特征在于：

该电源管理电路于该省电模式中，适时切断该电源对该加热器的电力供应，以维持该加热器的工作循环周期为该预定值。

7.一种具有省电装置的显示器，其具有阴极射线管，并可接受由单一电源所提供的电力及由一计算机所传送的彩色信号、垂直同步信号及水平同步信号，该显示器包含一控制单元及一电源管理电路，其特征在于：

该控制单元，在检测到上述同步信号的任一信号消失时，输出一第一及一第二控制信号，该第一控制信号具有一高电平值及一低电平值，该第二控制信号具有一低电平值；

该电源管理电路，在接收所述控制信号后，使该显示器进入单一省电模式，依该第一控制信号的高电平值维持对该阴极射线管加热器的供电，依该第一控制信号的低电平值切断对该阴极射线管加热器的供电，使该阴极射线管加热器的工作循环周期介于100％与0％间的一预定值，并依该第二控制信号切断该显示器其余用电电路的电力。

8.如权利要求7所述的具有省电装置的显示器，其特征在于：

该其余用电电路包括水平与垂直偏转电路。

9.一种具有省电装置的显示器，具有阴极射线管，并可接受由单一电源所提供的电力及由一计算机所传送的彩色信号、垂直同步信号及水平同步信号，该显示器包含一控制单元及一电源管理电路，其特征在于：

该控制单元，用以检测是否有该水平及垂直同步信号输入，并依检测结果产生第一及第二控制信号，其中当该水平与垂直同步信号皆输入时，所述控制信号为高电平的信号，而当该水平与垂直同步信号中至少一个未输入时，则进入省电模式，使该第一控制信号为适时在高电平与低电平中切换的方波信号，而该第二控制信号为低电平的信号；及

该电源管理单元，是依所述控制信号控制该显示器的用电电路的电力供给，其包括一第一开关及一第二开关，其中：该第一开关，是依该第一控制信号的电平变化，适时切断或开启该显示器的加热器的电力供应，致使该加热器的工作循环周期介于100％与0％间的一预定值，致使该加热器的温度大于室温但低于工作循环周期为100％时的工作温度，以使该加热器处于短时间启动的预热状态；及

该第二开关，是依该低电平的第二控制信号，切断该显示器的剩余用电电路的电力。

10.如权利要求9所述的具有省电装置的显示器，其特征在于：

当该第一控制信号为高电平时，该第一开关维持该电源对该加热器的电力供应，而当该第一控制信号为低电平时，则该第一开关切断对该加热器的电力供应。

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