CN1604446A - 显示装置的电源系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置的电源系统及控制方法，包括：DC(直流)转换器，将AC(交流)电压转换为DC电压；PWM(脉宽调制器)，生成PWM信号；变压器，接收DC电压，并根据PWM信号输出AC电压；输出电路，平滑AC电压并向各个部件供应平滑后的AC电压；同步信号供应器，生成具有频率与由外部输入的水平同步信号的频率相等的同步信号，生成与水平同步信号同步的PWM信号，并向PWM供应同步信号；和控制器，根据是否外部地输入水平同步信号和/或垂直同步信号来确定省电模式，并且根据确定的省电模式，通过向同步信号供应器输出省电模式信号和箝位信号，来控制同步信号供应器，从而供应电源。该电源系统的控制方法提供一种简单实现的电路，从而降低成本并消耗较少功率。

Description

显示装置的电源系统及其控制方法
本申请要求于2003年10月1日在韩国知识产权局提交的2003-68449号韩国专利申请的优先权，该申请公开于此以资参考。
                          技术领域
本发明涉及一种显示装置的电源系统及其控制方法，更具体地说，涉及一种通过简化电路来降低生产成本并消耗较少功率的显示装置的电源系统及其控制方法。
                          背景技术
在显示装置中，电源系统向显示装置的每一部分提供必要的电源。随着SMPS(开关模式电源)与线性电源相比变得更轻、更紧凑、并且更有效，SMPS的相关技术快速发展。
如图4所示，传统的SMPS包括：全波整流电路100，用于将外部AC(交流)电压转换为DC(直流)电压；滤波电路200，用于对全波整流电路100的输出电压滤波；PWM(脉宽调制)电路400；开关变压器500；输出电路600，用于整流由开关变压器500的次级线圈Ls1和Ls2感应的每个电压，并且输出整流后的电压；同步信号供应器(sync signal supplier)800，用于向PWM电路400供应AFC(自动频率控制)信号；和反馈电路，用于将输出电路600的输出电压保持在固定电压水平。
在以上的结构中，可如下描述传统SMPS的操作。最初，在全波整流电路100中整流AC电压(100V/220V)，然后通过滤波电路200滤波。因此，AC电压被转换为DC电压。然后将DC电压施加到开关变压器500的初级线圈Lp上。同时，将滤波电路200的输出电压供应给PWM电路400。
PWM电路400包括：PWM IC(集成电路)410，用于生成PWM信号；和晶体管及二极管420，根据来自PWM IC 410的PWM信号来接通/断开晶体管和二极管420。
因为晶体管根据PWM IC 410的PWM信号被重复地接通/断开，所以生成感应电动势并且将感应电动势从开关变压器500的初级线圈Lp传递到次级线圈Ls1和Ls2。
从开关变压器500的次级线圈Ls1和Ls2输出AC电压并且通过输出电路600将其分别转换为DC电压Vcc1和Vcc2。输出电路600的输出电压(Vcc1和Vcc2)供应到显示装置的每个电路或者下降到对应于例如微型计算机700、或视频放大器的各部分的电压水平。
传统的SMPS的一个不足之处在于如果输出电路600的输出电压Vcc1和Vcc2超出平均电压水平，则电路的元件可能被损坏并且开关电源电路的预期寿命可能被缩短。因此，通常在开关电源电路中利用反馈电路以保持输出电压电路600的输出电压Vcc1和Vcc2处于参考电压水平。
反馈电路检测输出电路600的输出电压Vcc1和Vcc2，并且将所得的反馈信号输出到PWM IC 410。PWM IC 410然后根据向其输入的反馈信号来控制PWM信号的占空比，因此保持输出电压Vcc1和Vcc2处于固定的电压水平。
这里，PWM IC 410的PWM信号的频率应等于由计算机主体、DVD播放器等等提供的水平同步信号的频率。如果PWM IC 410的PWM信号频率和水平同步信号的频率彼此不相等，则显示装置显示噪声。为了使PWM信号频率和水平同步信号频率相等，由安装在显示装置上的水平偏转电路提供的AFC信号通过同步信号供应器800被施加到PWM IC 410的同步信号输入终端。
如果通过同步信号变压器将从水平偏转电路输出的大约40V的AFC信号转换为大约4～5V的同步信号，并且将转换的同步信号通过电容器C1和C2、电阻R1、和二极管D2与ZD5提供到PWM IC 410中，则PWM IC 410生成与向其输入的同步信号同步的PWM信号，从而接通/断开晶体管。
在传统的显示装置的电源系统中，当显示装置从正常操作模式(normaloperation mode)切换为关机模式(power-off mode)时，水平偏转电路不工作。当处于关机模式时，因为不存在AFC信号，则可以不向PWM IC 410提供同步信号。微型计算机700向反馈电路提供关机模式信号，其通过控制反馈电路的操作来切断电源。
传统的显示装置的电源系统存在增加的成本的缺点，该增加的成本来自用于将来自水平偏转电路的AFC信号和开关变压器500的次级终端电压(14V)供应给同步信号变压器的复杂电路。而且，很难将复杂线路的功耗降低到1或2瓦特以下。
另外，当显示装置从省电模式，如关机模式切换为正常操作模式时，传统显示装置的复杂线路引起向PWM IC 410提供同步信号的延迟。因此，由于通过输出电路600输出的供应电源的时间差，电源降到阈值水平以下，并且需要重新启动微型计算机700。
                          发明内容
因此，本发明的一方面在于提供一种显示装置的电源系统及其方法以实现简单的电路来降低成本并消耗较少功率。
本发明的另一方面和/或优点在于当显示装置从省电模式切换为正常操作模式时因为同步信号被延迟而防止微型计算机重新启动。
本发明另外的方面和/或优点将在下面的描述中部分地阐明，并且从描述中部分是清楚的，或可通过对本发明的实施被理解。
本发明的上述和/或其他的方面通过提供一种显示装置的电源系统来实现，其包括：DC(直流)转换器，用于将商业AC(交流)电压转换为DC电压；PWM(脉宽调制器)，用于生成PWM信号；变压器，用于接收DC转换器的DC电压，并且根据来自PWM的PWM信号输出AC电压；输出电路，用于平滑来自变压器的AC电压并且将平滑后的电压供应给各个部件；同步信号供应器，用于生成具有频率与由外部输入的水平同步信号的频率相等的同步信号，生成与水平同步信号同步的PWM信号，并且向PWM提供同步信号；和控制器，用于根据是否从外部输入水平同步信号和/或垂直同步信号来确定省电模式，并且根据确定的省电模式，通过向同步信号供应器输出对应于省电模式的信号和从输入水平同步信号生成的箝位信号，来控制同步信号供应器，以生成具有频率与水平同步信号的频率相等的同步信号，从而供应电源。
根据本发明的一方面，当检测到水平和垂直同步信号时，控制器确定省电模式将变为正常操作模式，并且向同步信号供应器输出正常操作模式信号和箝位信号。
根据本发明的一方面，当既没有检测到水平同步信号也没有检测到垂直同步信号时，控制器确定省电模式将变为关机模式，并且向同步信号供应器输出关机模式信号，而不输出箝位信号。
根据本发明的一方面，显示装置的电源系统还包括切换器，用于当由控制器供应正常操作模式信号时，同步信号供应器的第一端接地，并且当从控制器供应关机模式信号时，同步信号供应器的第一端不接地。
根据本发明的一方面，电源系统还包括电容，安置在同步信号供应器和控制器之间，用于滤除来自控制器的箝位信号的DC成分。
根据本发明的一方面，当确定显示装置从关机模式切换到正常模式时，控制器向同步信号供应器提供预定频率的触发信号，以生成具有频率与水平同步信号的频率相等的同步信号，而箝位信号被延迟。
根据本发明的另一方面，本发明的上述和/或其他的方面也可通过提供一种显示装置的电源系统的控制方法来实现，该电源系统包括：DC转换器，用于将交流电压转换为DC电压；PWM，用于生成PWM信号；变压器，用于接收DC转换器的DC电压并且根据PWM信号输出AC电压；输出电路，用于平滑来自变压器的AC电压并且将平滑后的电压供应给各个部件，该方法包括：根据是否从外部输入水平和/或垂直同步信号来确定省电模式；根据确定的省电模式输出相应的省电模式信号和从输入水平同步信号生成的箝位信号，以供应电源；和根据输出省电模式信号和箝位信号，来生成其频率与水平同步信号的频率相等的同步信号，并且向PWM输出同步信号。
根据本发明的一方面，控制方法还包括：当检测到水平和垂直同步信号时确定省电模式将变为正常操作模式；输出正常操作模式信号和箝位信号，以生成具有频率与水平同步信号的频率相等的同步信号；和向PWM输出同步信号。
根据本发明的一方面，控制方法还包括：当既没有检测到水平同步信号也没有检测到垂直同步信号时，确定省电模式将变为关机模式；和输出关机模式信号，而不输出箝位信号，以便不生成具有频率与水平同步信号的频率相等的同步信号。
根据本发明的一方面，显示装置的电源系统的控制方法还包括当确定显示装置从关机模式切换回为正常操作模式时，输出具有预定频率的触发信号，以生成具有频率与水平同步信号的频率相等的同步信号，而箝位信号被延迟。
                         附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明这些和/或其他方面和/或优点将会变得更加清楚并且更加容易理解，其中：
图1是根据本发明一方面的显示装置的电源系统的电路图；
图2是根据本发明一方面的显示装置的电源系统的控制流程；
图3是图1中的在关机模式和正常操作模式下的关机模式信号、箝位信号、和14V线的波形；和
图4是显示装置的传统电源系统的电路图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例，其示例在附图中表示，其中，相同的标号始终表示相同的部件。以下通过参考附图来描述这些实施例以解释本发明。
图1是根据本发明一方面的显示装置的电源系统的电路图。如其中所示，显示装置的电源系统包括：全波整流电路10，用于将外部AC(交流)电压转换为DC(直流)电压；平滑滤波器20，用于对全波整流电路10的输出电压滤波；PWM 40，具有用于生成PWM信号的PWM IC 42，和根据来自PWM IC 42的PWM信号而接通/断开的晶体管44a；同步信号供应器80，用于向PWM 40提供同步信号；开关变压器50；输出电路60，用于整流分别从开关变压器50的次级线圈Ls1和Ls2感应的电压并且输出该整流的电压；调节器30，用于降低来自输出电路60的输出电压Vcc1和Vcc2；和微型计算机70，用于接收已经被调节器30降低到预定电压水平作为操作电压的电压，从而控制显示装置。
根据本发明的一方面，显示装置的电源系统包括：反馈电路(未示出)，用于将输出电压保持在固定电压水平。
根据本发明的一方面，全波整流10包括桥式二极管电路。全波整流10的输出电压在平滑滤波器20中被滤波并且通过电阻(R2)46和电容(C7)48供应到PWM IC 410的电源输入终端Vcc，并且同时供应到开关变压器50的初级线圈Lp。
根据本发明的一方面，电源施加到其上的PWM IC 42通过向晶体管44a输出PWM信号来接通/断开晶体管44a。当晶体管44a接通/断开时，脉冲信号被施加到开关变压器50的初级线圈Lp上，以在次级线圈Ls1和Ls2中感应AC电压。
根据本发明的一方面，使用二极管(D3)62a和(D4)62b及电容(C5)64a和(C6)64b将来自开关变压器50的次级线圈Ls1和Ls2的输出电压整流为Vcc1和Vcc2电压水平。电压Vcc1和Vcc2可以是用于显示装置的操作的预定电压，包括80V、50V、14V、和7V。
根据本发明的一方面，输出电路60的输出电压Vcc1和Vcc2由调节器30降低到预定的电压水平，并且被施加到各部分，例如微型计算机70、视频放大器(未示出)等等。
根据本发明的一方面，微型计算机70根据水平同步信号和/或垂直同步信号是否被检测到作为来自计算机主体的输出，通过将电源切换为作为省电模式的DPMS(显示电源管理信号)模式来减少由显示装置消耗的功率。这里，DPMS模式包括正常操作模式、等待模式(stand-by mode)、挂起模式(suspendmode)、和关机模式。
作为控制模式，控制操作模式通常向显示装置供应电源。垂直和水平同步信号脉冲在这种模式下被检测。
等待模式和挂起模式通过选择性地减弱视频信号处理器(未示出)中的视频信号来停止显示视频。在等待模式下，微型计算机70仅仅检测垂直同步信号脉冲，并且在挂起模式下，微型计算机70仅仅检测水平同步信号脉冲。
关机模式将向显示装置供应的电源断开，并且在这种模式下垂直同步信号脉冲和水平同步信号脉冲都不被微型计算机70检测。
根据本发明的一方面，DPMS模式对应于计算机系统的空闲时间被顺序地切换(正常操作模式→等待模式→挂起模式→关机模式)。
然而，在本发明的另一方面，微型计算机70被从正常模式切换为关机模式。
这里，微型计算机70根据水平信号和/或垂直信号是否被检测到，包括：箝位端口，用于输出箝位信号；和关机模式端口，用于输出关机模式信号。这里，箝位信号是基于水平同步信号而生成的触发信号。
如果微型计算机70检测到水平同步信号和垂直同步信号，那么确定电源系统处于正常操作模式。微型计算机70然后生成箝位信号并且通过箝位端口输出箝位信号，而且通过关机模式端口输出高信号。
另一方面，如果微型计算机70既没有检测到水平同步信号也没有检测到垂直同步信号，那么确定电源系统处于关机模式。微型计算机70然后通过关机模式端口输出低信号。因为没有检测到水平同步信号，所以没有生成箝位信号。
另外，当电源系统处于关机模式并将要切换为正常操作模式时，微型计算机70通过关机模式端口输出触发信号，而箝位信号被延迟，从而防止微型计算机70重新启动。
同步信号供应器80从微型计算机70接收箝位信号和关机模式信号，并且向PWM IC 42提供其频率与水平同步信号的频率相等的同步信号。
从微型计算机70输出的箝位信号通过电阻(R3)和电容(C3)96被施加到同步变压器92，并且关机模式信号控制连接同步变压器92的晶体管98的接通/断开。晶体管98是NPN晶体管，并且当高信号施加到其上时接通。当晶体管98接通时，同步变压器92的初级端接地。这里，电容(C3)96滤除箝位信号的DC成分。
同步变压器92通过初级端接收箝位信号，并且通过电容(C1)82和(C2)86、电阻(R1)84、和二极管(D2)88和(ZD5)90将放大约1/10倍的同步信号输出到与接地的初级终端分离的次级端，以向PWM IC 42供应。PWM IC 42生成与向PWM IC 42输入的同步信号同步的PWM信号，并且接通/断开晶体管44a。
这里，电容(C1)82被用于降低同步信号的电压，电阻(R1)84为电容(C1)82提供放电线路，并且二极管(D2)88防止同步信号的脉冲降低到0.7V以下。电容(C2)86滤除同步信号的DC(5V)的成分，并且在不正常高电压情况下稳压二极管(ZD5)90防止PWM IC 42接收同步信号。
使用这种结构，根据本发明的一方面的电源系统的控制流程参照图2可被如下描述。
在描述控制流程之前，在本发明的这方面中假设微型计算机70既没有检测到水平同步信号也没有检测到垂直同步信号，即，电源系统处于关机模式。
最初，在操作S10中，微型计算机70检测水平和垂直同步信号。在操作S12中，如果微型计算机70确定电源系统从关机模式切换为正常操作模式作为检测水平和垂直同步信号的结果，则在操作S14中，微型计算机70通过关机模式端口输出触发信号，而箝位信号的输出被延迟。在操作S16中，微型计算机70通过关机模式端口输出高信号，并且通过箝位端口输出箝位信号。因此，在操作S18中，同步信号供应器80接收来自微型计算机70的箝位信号和关机模式信号并且生成其频率与水平同步信号的频率相等的同步信号，而且将该同步信号提供给PWM IC 42，从而在正常操作模式下操作显示装置。
图3表示在关机模式和正常模式下从微型计算机70输出的关机模式信号、箝位信号、和14V电力线的波形。
如其中所示，处于关机模式下的微型计算机70通过关机模式端口输出低信号并且不输出箝位信号。在这种情况下，开关变压器50的次级终端的电力线，例如，14V电力线，降低到7V。如果微型计算机70检测到水平和垂直同步信号并因此确定电源系统处于正常操作模式，则微型计算机70通过关机模式端口输出触发信号，而箝位信号的输出被延迟，从而将14V电力线增加到10V，然后通过输出箝位信号和高信号，将14V电力线恢复到预定的固定电压(14V)。
本发明提供了一种带有生成输入到同步变压器92的箝位信号和关机模式信号的微型计算机70的电源系统，以实现简单的电路，从而降低电路的成本并消耗较少功率。
另外，微型计算机70通过关机模式端口输出触发信号，而箝位信号的输出被延迟，从而防止微型计算机重新启动。
尽管已经对本发明的几个实施例进行了显示和描述，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改，本发明的范围由所附权利要求和它们的等价物限定。

Claims (15)

1、一种显示装置的电源系统，包括：
DC转换器，用于将AC电压转换为DC电压；
脉宽调制器，用于生成脉宽调制(PWM)信号；
变压器，用于接收DC转换器的DC电压，并根据来自脉宽调制器的脉宽调制信号来输出AC电压；
输出电路，用于平滑来自变压器的AC电压并向各个部件供应平滑后的AC电压；
同步信号供应器，用于生成具有频率与由外部地输入的水平同步信号的频率相等的同步信号，生成与水平同步信号同步的脉宽调制信号，并向脉宽调制器供应同步信号；和
控制器，用于根据是否外部地输入水平同步信号和/或垂直同步信号来确定省电模式，并且根据确定的省电模式，通过向同步信号供应器输出省电模式信号和根据输入水平同步信号生成的箝位信号，来控制同步信号供应器以供应电源。
2、如权利要求1所述的电源系统，其中，当检测到水平和垂直同步信号时确定省电模式将变为正常操作模式，并且控制器向同步信号供应器输出正常操作模式信号和箝位信号。
3、如权利要求1所述的电源系统，其中，当既没有检测到水平同步信号也没有检测到垂直同步信号时，控制器确定省电模式将变为关机模式，并且控制器向同步信号供应器输出关机模式信号，其中，不输出箝位信号。
4、如权利要求2所述的电源系统，还包括：切换器，用于当由控制器供应正常操作模式信号时，同步信号供应器的第一端接地，和当从控制器供应关机模式信号时，同步信号供应器的第一端不接地。
5、如权利要求3所述的电源系统，还包括：切换器，用于当由控制器供应正常操作模式信号时，同步信号供应器的第一端接地，并且当从控制器供应关机模式信号时，同步信号供应器的第一端不接地。
6、如权利要求1所述的电源系统，还包括：电容，安置在同步信号供应器和控制器之间，用于滤除来自控制器的箝位信号的DC成分。
7、如权利要求1所述的电源系统，其中，当确定显示装置从关机模式切换为正常操作模式时，控制器向同步信号供应器提供具有预定频率的触发信号，以生成具有频率与水平同步信号的频率相等的同步信号，而箝位信号被延迟。
8、如权利要求2所述的电源系统，其中，当确定显示装置从关机模式切换为正常操作模式时，控制器向同步信号供应器提供具有预定频率的触发信号以生成具有频率与水平同步信号的频率相等的同步信号，而箝位信号被延迟。
9、如权利要求3所述的电源系统，其中，当确定显示装置从关机模式切换为正常操作模式时，控制器向同步信号供应器提供具有预定频率的触发信号以生成具有频率与水平同步信号的频率相等的同步信号，而箝位信号被延迟。
10、一种显示装置的电源系统的控制方法，其中，电源系统包括：DC转换器，用于将AC电压转换为DC电压；PWM，用于生成PWM信号；变压器，用于接收DC转换器的DC电压，并且根据来自PWM的PWM信号输出AC电压；输出电路，用于平滑来自变压器的AC电压并且将平滑后的电压供应给各个部件，该控制方法包括：
根据是否外部地输入水平和/或垂直同步信号来确定省电模式；
根据确定的省电模式输出对应于省电模式信号和从输入水平同步信号生成的箝位信号，以供应电源；
根据输出省电模式信号和箝位信号来生成其频率与水平同步信号的频率相等的同步信号；和
向PWM输出同步信号。
11、如权利要求10所述的控制方法，还包括：
当检测到水平和垂直同步信号时，确定省电模式将变为正常操作模式；
输出正常操作模式信号和箝位信号，以生成具有频率与水平同步信号的频率相等的同步信号；和
向PWM输出同步信号。
12、如权利要求10所述的控制方法，还包括：
当既没有检测到水平同步信号也没有检测到垂直同步信号时，确定省电模式将转为关机模式；和输出关机模式信号，而不输出箝位信号，以便不生成具有频率与水平同步信号的频率相等的同步信号。
13、如权利要求10所述的控制方法，其中，当确定显示装置从关机模式切换为正常操作模式时，
输出具有预定频率的触发信号，以生成具有频率与水平同步信号的频率相等的同步信号，而箝位信号被延迟。
14、如权利要求11所述的控制方法，其中，当确定显示装置从关机模式切换为正常操作模式时，
输出具有预定频率的触发信号，以生成具有频率与水平同步信号的频率相等的同步信号，而箝位信号被延迟。
15、如权利要求12所述的控制方法，其中，当确定显示装置从关机模式切换为正常操作模式时，
输出具有预定频率的触发信号，以生成具有频率与水平同步信号的频率相等的同步信号，而箝位信号被延迟。
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