CN1606819A - 调节电源的输出参数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方法、负载设备(12)以及显示装置(10)，其中，对与单独负载设备(12)耦合的电源设备(14)的输出参数值(V)进行调节。负载设备(12)要求至少一个来自电源设备(14)的这种参数值(V)。电源设备(14)向负载设备(12)提供输出参数值(V)。负载设备(12)包括控制信号设置单元(16)，它接收与输出参数值(V)有关的信息并且与电源设备(14)连接，用于提供控制信号(VC)。控制信号(VC)包括与输出参数值(V)有关的信息，并且电源设备(14)利用控制信号(VC)调节输出参数值(V)。这使得控制信号设置单元(16)成为反馈环的一部分。最好，参数值是输出电压，负载设备是等离子显示屏，显示装置是电视机。

Description

调节电源的输出参数的方法

技术领域

本发明涉及用于电气负载的电源的领域。

背景技术

近年来，已经发展了许多负载设备，为了正常运行，这些负载设备对提供给它们的电压和/或电流提出了更严格的要求。一种这样的设备是等离子显示屏。

等离子显示屏(PDP)需要来自电源设备的精确的电压电平，用于在显示中使用的维持电压和寻址电压。目前的系统包括两种方法：按照第一种方法，PDP提供范围在0到2伏之间的两个不同的参考电压，用于对维持和寻址电压进行控制。那么，电源设备然后必须根据预先定义的公式提供根据这些参考电压得到的输出值。另一种方法建议将所需要的维持和寻址电压印在PDP上的背面的标签上。那么，装配厂可以利用这些值对它们的电源设备进行校准。在所有情况下，在PDP的整个寿命期间，要求提供给PDP的电压保持在一定限度的误差容限以内。

在现今的某些电源设备中，在许多情况下很难真正达到这些规定的误差容限。此外，使用背面的标签也产生一些问题，如：在装配好整个监视器之前，不能利用背面的标签的值对电源设备校准，因此，只能在装配之后对电源设备进行校准。例如，在装配好监视器之后，由于不再能够接触到维持和寻址电压，因而不能对它们进行测量，因此通常不可能校准电源设备。

按照第一方面，JP 08-314407描述了在电源设备与作为等离子显示屏的负载之间的反馈环。在这个装置中，将提供的电压从等离子显示器反馈到电源设备。但是，反馈的电压是一个状态电压。这个电压表示在一定的延迟之后开始提供功率。延迟是由电源设备中的延迟电路或者负载中的延迟电路产生的。提供该装置是为了抑制接通电源设备时的故障。按照第二方面，描述了在关闭电源设备时使用状态电压。但是，按照这个方面，在负载与电源设备之间不提供反馈环。这里，将状态电压用于抑制断开负载时的故障。没有提及放宽对供电电压的误差容限的限制。

因此，需要一种方案以解决关于由电源设备提供给负载的电压的严格的误差容限的问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种方法，当给负载提供电压时，利用该方法减少了严格的误差容限的问题。

按照第一方面，这个目的是通过调节与一个单独负载设备耦合的电源设备的输出参数值的方法实现的，该方法需要至少一个来自电源设备的特定参数值，该方法包括如下步骤：从负载设备给电源设备提供的一个控制信号，根据提供的控制信号调节电源设备的输出参数值，并且给负载设备提供经过调节的输出参数值。控制信号包括与该输出参数值有关的信息，从而在负载设备与电源设备之间提供了反馈环。

本发明的另一个目的是提供一种负载设备，利用该负载设备消除给负载设备提供电压时严格的误差容限的问题，该负载设备有某些关于误差容限的要求。

按照第二方面，该目的是利用需要至少一个来自电源设备的特定参数值的负载设备实现的，该负载设备包括：一个控制信号设置单元，设计为接收与电源设备提供的输出参数值有关的信息并且能够与电源设备的控制输入端连接，用于提供在对电源设备的输出参数值进行调节的过程中使用的控制信号，使得这个控制信号设置单元是反馈环的一部分。

本发明的另一个目的是提供一种包括负载设备的显示装置，利用该负载设备解决给负载设备提供电压时严格的误差容限的问题，该负载设备有某些涉及误差容限的要求。

按照第三方面，该目的是利用包括与电源设备连接的负载设备的显示装置实现的。该负载设备需要至少一个从单独电源设备输出的特定参数值，并且该负载设备包括一个控制信号设置单元，设计为接收与电源设备提供的输出参数值有关的信息并且具有一个用于提供控制信号的输出端。电源设备包括：一个与控制信号设置单元的输出端连接的输入端，用于接收控制信号；一个功率输出单元，用于给负载设备提供输出参数值；以及一个控制单元，用于根据控制信号调节输出参数值。负载设备和电源设备是单独的实体，而控制信号设置单元是两个实体之间的反馈环的一部分。

按照上述方面，本发明具有如下优点。由于放宽了误差容限，因此能够提供更廉价的电源设备。另一个优点是提供更精确的输出电压，例如，当负载设备是等离子显示屏(PDP)时，在其中提供了PDP的产品的寿命期间，导致PDP的最佳画面质量。此外，由于可以取消对电源设备的输出电压的校正，因而减少了制造成本。

从属权利要求说明了有利的实施例。

如权利要求5和6中规定的方案具有使在装配电源设备和负载设备的制造厂需要进行的调节减少或简化的优点。

本发明的基本思路是在负载设备与电源设备之间提供一个闭合的控制环，控制环中包括关于从电源设备提供的参数值的信息。

参照以下描述的实施例，将清楚和明白本发明的这些以及其它方面。

附图说明

下面将根据附图对本发明进行更详细的说明，其中，

图1示出了包括负载设备和电源设备的信息显示装置的框图；

图2示出了相互连接的负载设备和电源设备部分的框图；

图3示出了按照本发明的方法的流程图；并且

图4-6示出了某些能够实现按照本发明的负载设备和电源设备的电路图。

具体实施方式

本发明总体上涉及对电源设备有特殊要求的负载设备。本发明还涉及具有这种负载设备的显示装置以及调节电源设备的方法。

在图1中示出了按照现有技术的显示装置的框图。按照本发明的优选实施例的显示装置是具有两个单独实体的电视机10，一个实体是PDP(等离子显示屏)屏幕12形式的负载设备，它独立于电源设备14形式的另一个实体并且与之连接。为了进行功率变换以便给PDP屏幕12供电，用已知的方式将电源设备14连接到电网。等离子显示屏12需要精确的电压，如维持电压(VS)和寻址电压(VA)，这些电压用于给屏幕提供能量。电源设备14通过两条线路提供这些电压。对于PDP来说，必须对这些电压进行非常精细的调节，即，它们应该具有很小的误差容限，在PDP的寿命期间，这是很难得到并且保持的。为了接收正确的电压，PDP单元12向电源设备14分别发送用于这两个供电电压VS和VA的控制信号VCS和VCA，以便预先设置输出电压，在本实施例中，这些电压是维持电压VS和寻址电压VA。直到此时，仍是在不受提供给PDP单元12的实际供电电压VS和VA的任何影响的情况下，由PDP按照预设值来提供这些控制信号VCS、VCA，即属于开环系统。电源设备(14)必须根据按照如下公式的控制信号VCS、VCA提供电压VS和VA，例如：

VS＝70V+10*VCS

VA＝30V+20*VCA

因此，例如当在电视制造厂中装配包括PDP单元12和电源设备14的产品时，必须将电源设备14提供的输出电压VS、VA精确地校准到通过测量控制信号VCS、VCA的电压并且将测量的电压带入上述的相应公式中而得到的值。

图2示出了PDP和电源设备部分的框图，这些与理解本发明有关。为了简单起见，仅示出了一个输出电压，用V表示。以同样的方式提供电压VS和VA(从而公司可以与以上所示不同)，因此，这里只需要对一个电压进行描述。在图2中，示出了电源设备14具有一个功率提供单元22，该单元进行实际的功率变换。控制单元24连接到这个功率提供单元22。功率提供单元22连接到PDP 12并且提供输出电压V。这里，将这个输出电压用作输出参数值，但是，也可以使用其它参数值，这将参照本发明后面的实施例进行描述。PDP 12包括一个控制信号设置单元16，在第一实施例中，该单元具有一个直接从电源设备14接收输出电压电平V的输入端。控制信号设置单元16连接到第一存储器18、第二存储器26和第三存储器27，后面将更详细地描述控制信号设置单元16的用途。控制信号设置单元16还连接到电源设备的控制单元24，用于提供控制信号VC。

在开环系统中，电源设备必须按照公式提供输出电压V(以维持电压VS为例)：

V＝70伏+10*VC+E，

其中，VC是控制信号，代表由PDP制造厂提供的参考值，正常情况下，对应于PDP需要的最佳输出电压V。在上面的公式中，E是最大可允许的误差容限，例如，在实际应用中，它在-2到2伏的范围内。由于电源设备总有某些初始误差以及由所包括的元件发生变化而引起的某些随时间的漂移，因此这个误差容限E很难预先与电源设备匹配。此外，环境温度以及其它运行条件也会影响输出电压V。

本发明通过提供反馈环从根本上解决了这个问题，从而在仍然使用上述公式的同时，使提供给电源设备的控制信号VC中包含关于所提供的电压V的信息。

更详细地说，PDP 12具有一个控制单元16，用于测量由电源设备产生的电压V，并且通过改变控制电压VC将这个电压调节到最佳输出电压。在这种情况下，在例如电视机制造厂中对电源设备输出电压的调节的要求可以放宽一些，或者，可以省略这样的调节。控制单元16可以以模拟或数字的方式实现。

在数字方式实现的情况下，例如，在制造PDP期间，利用参考电源设备进行校准，这个参考电源设备相当于随后将与PDP连接的实际电源设备。在进行校准期间，调节控制信号VC，使得参考电源设备提供对应于正在被校准的PDP的最佳值的输出电压V。将导致最佳输出电压V的控制信号VC的值存储在第二存储器26中。此外，将最佳输出电压V的值(或者根据这个最佳输出电压得到的值)存储在第三存储器27中。

在将PDP与电源设备14初始连接时，例如在装配电视机的工厂中，将第二存储器26中存储值用作用于电源设备14的控制信号VC的开始值。按照这样的方式，电源设备14从近似于最佳的输出电压V开始给PDP供电。然后，控制信号设置单元16对控制信号VC进行采样。可以将确定反馈环的调节速度的时间常数设置为比正常运行情况下小的值。这样使响应更快，因而反馈环更快地达到输出电压V的并且对应于控制信号VC的最终值。反馈环将改变输出电压V，直到它与存储在第三存储器27中的最佳输出电压值基本一致为止。如果反馈环的增益足够高，则不再需要对电源设备14进行校准。但是，如果环增益不够高，不能保证在所有情况下将输出电压V保持在可允许的误差容限以内，或者如果电源设备14可能工作在其运行范围以外，则必须进行校准。将通过对多个样本求平均值或者不通过对多个样本求平均值而得到的控制信号VC的最终值存储在第一存储器18中。或者，可以仅将最终值与存储在第二存储器26中的值的偏差存储在第二存储器18中。此后，当打开该电视机时，将第一存储器18中的值用作控制信号VC的开始值。在正常运行期间，定时对控制信号VC进行监控，将最近的监控值的平均值(它产生对应于存储在第三存储器27中的最佳值的输出电压V)存储在第一存储器18中。因此，在下次打开电视机时，电源设备14将立刻提供正确的输出电压V。

再参照图3，该图示出了按照本发明的方法的流程图，将进一步对所述方法进行描述。该流程图说明了在装配和校准例如电视机之后，对在正常运行期间对输出电压进行调节的方法。所发生的是控制信号设置单元16从存储器18取得存储的参考或控制值。控制信号设置单元16还接收与输出电压V相等或者根据输出电压V得到的值。然后，在步骤28，控制信号设置单元16将这个接收的值与存储在第三存储器27中的值相比较。在步骤29，将比较的结果用于增大或减小给电源设备的控制单元24的控制信号VC。因此，控制信号VC包括关于输出电压V的信息。然后，在步骤30，电源设备的控制单元24根据控制信号VC对功率提供单元22进行调节。这是通过实施上述等式完成的。现在，随着控制信号设置单元16调节VC，输出电压V的误差减小，直到功率提供单元22提供理想的输出电压V为止。然后，在步骤32，功率提供单元22提供经过调节的输出电压V，并且控制信号设置单元16利用控制信号VC的最终值重写存储器18中的控制值。由于使用了这样的反馈和公式，对于功率提供单元来说，允许的误差容限比以前宽松得多。根据所使用的元件的精度，当应用反馈时，可以将剩余的误差减小到可以忽略的程度。

此外，可以使控制信号设置单元16适合于将控制信号VC从开始值逐渐变为存储在第一存储器18中的值。以这种方式，可以避免输出电压V的不希望的瞬变过程(如超调)。

以下将描述本发明的若干不同实施例。首先见图4，其中示出了对输出电压进行控制的模拟方法。

图4示出了按照本发明的与第三存储器27连接的控制信号设置单元的模拟形式的电路图。该单元包括第一电阻34，其一端接收来自电源设备14的输出电压V，其另一端与一个四路连接点连接。第二电阻36连接在四路连接点与地之间。运算放大器42的反相输入端也与四路连接点连接，第三电阻38的第一端同样与四路连接点连接。第三电阻38的第二端与运算放大器42的输出端连接。第三存储器27通过D/A转换器40与运算放大器同相输入端连接。在本发明中使用的运算放大器42是多种可能型式的比较器件中的一种。最后，运算放大器42的输出端提供控制信号VC，将输出信号VC提供给电源设备14。

图4的电路按照以下方式工作。由第一和第二电阻34和36对输出电压V进行分压，由运算放大器42对输出电压V与来自第三存储器27的值进行比较。这里，来自第三存储器27的值是一个被D/A转换器40从数字值转换为模拟参考电压的值并且被输入到运算放大器42。这个系统(对于DC)的增益应该等于第三电阻的阻值除以第一电阻的阻值再乘以十，再次以用于维持电压VS的公式为例，如果选择第一和第三电阻34和38具有相同的值，则环增益为10。因此，由于反馈使输出电压V中的任何误差E按照因数11衰减，这使得误差容限的要求相当宽松。当然，通过选择其它电阻值，可以得到任何其它值的回路增益。

图5示出了图2的控制信号设置单元的第一数字型实施例，它也是本发明的优选实施例。其中，第一电阻44的一端接收来自电源设备14的输出电压V，第一电阻44与第二电阻46串联，而第二电阻46与地线连接。第一和第二电阻44、46之间的连接点连接到A/D转换器48，而A/D转换器48与第一比较单元50的第一输入端连接。第三存储器27与比较单元50的第二输入端连接，比较单元50具有一个与D/A转换器52的输入端连接的输出端，D/A转换器52的输出端与缓冲放大器54的同相输入端连接。缓冲放大器54的输出端与电源设备14的控制单元24的输入端以及它自己的反相输入端连接。缓冲放大器54的输出是控制信号VC。在控制信号设置单元16中，由两个电阻44、46对输出电压V分压。然后，在A/D转换器48中将经过分压的值转换为数字值，在比较单元50中将这个数字值与最佳值(对应于负载设备12的最佳输出电压V)相比较。当制造负载设备12时，该最佳值作为第三参考值存储在第三存储器27中。在D/A转换器52进行D/A转换并且通过缓冲放大器54提供给控制单元24之前，通过在比较单元50中进行比较产生的差值用于调节控制信号VC。由此，本实施例实现了与图4的模拟电路相同的效果。如果D/A转换器52能够直接驱动控制单元24，则可以省去缓冲放大器54。如果是那样的话，D/A转换器直接提供控制信号VC。此外，第二存储器26用于将当参考电源设备提供最佳输出电压时出现的控制信号VC的值存储为第二参考值。当负载设备12和电源设备14第一次通电时，这个第二参考值用作控制信号VC的开始值。在后面的运行当中，对控制信号VC定时采样并且将其与第二参考值的偏差作为第一参考值存储在存储器18中。当下一次给电源设备14和负载设备12通电时，控制电压VC的初始值为第一和第二参考值之和。

图6示出了与图5的数字型方法非常相似的另一个数字型方法。各种元件具有与图5中的元件相同的标号，这是由于它们实际完成相同的任务。这里，唯一的区别在于已经将第一和第二电阻44、46从PDP12移到电源设备14。但是，这种方法需要用于这个经过分压的输出电压电平的单独导线或者连接。此外，在本配置中，第一和第二电阻44、46的精度影响输出电压V的精度。为了使由于第一和第二电阻44、46构成的电阻分压器精度不高而造成的影响最小，可以引入补偿。图6示出了补偿单元61，可以对其进行调节以给加法器62提供理想的补偿电压。在加法器62中，将这个补偿电压与第三参考电压相加。当PDP 12与电源设备14连接时，可以对补偿电压进行调节，以补偿与电阻分压器的正常值的偏差。

由此，描述了一种用于放宽某些负载设备要求的严格的误差容限的约束的方法和装置。

这里所描述的是调节一个输出电压V，例如，可能是维持电压VS。也可以以同样的方式调节寻址电压VA。

最好提供微处理器单元(MPU)形式的比较单元，它能够执行指令以及包括乘法的计算。第一、第二和第三存储器可以是单独的存储器或者可以被组合在一个器件中。

可以将本发明提供为与固定值系统一起提供的附加选择系统，即，一种在没有通过应用上述公式进行反馈的情况下，负载设备提供两个不同的控制电压VCS、VCA，用于预先设置维持和寻址电压的系统。在这种情况下，电视机制造者可以在两个不同的系统，即反馈或非反馈系统，之间进行选择，并且选择最适合他的系统。

本发明有几个优点。第一是由于放宽了误差容限，因而能够提供更廉价的电源设备。第二个优点是提供更精确的输出电压，这导致了在产品寿命期间保持PDP显示器的最佳画面质量。第三个优点是在装配如包括PDP显示器的TV的装置的厂家中需要进行的调节较少或较简单。

应该认识到，本发明不限于电视机或PDP，而是可以在负载设备具有严格的电压或电流提供要求的任何情况中应用。根据负载设备的要求，可以通过反馈控制除了输出电压以外的其它参数，例如，输出电流。因此，仅由后面的权利要求对本发明加以限定。

应该注意，上述实施例是对本发明进行说明而不是进行限制的，本领域技术人员应该能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下，设计许多替代实施例。在权利要求中，不应该将位于圆括号中的任何标号理解为对该权利要求进行限制。术语“包括”不排除存在除了列在权利要求中的元件和步骤以外的其它元件和步骤。在元件之前的词“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以利用包括几个不同元件的硬件实施，并且可以利用经过适当编程的计算机实施。在设备权利要求中列举了几个装置，可以通过一个并且相同的硬件来实施这些装置中的几个装置。在相互不同的附属权利要求中叙述的某些测量的仅有的事实不表示不能在有利的情况下利用这些测量的组合。

Claims (12)

1.一种方法，用于调节与单独负载设备(12)耦合的电源设备(14)的输出参数值(V)，该负载设备(12)至少需要一个来自电源设备(14)的特定的参数值，该方法包括如下步骤：

从所述负载设备(12)向所述电源设备(14)提供控制信号(VC)；

在所述电源设备(14)中根据所提供的控制信号(VC)调节所述输出参数值(V)；并且

向所述负载设备(12)提供经过调节的输出参数值(V)，

其中，所述控制信号(VC)包括与所述输出参数值(V)有关的信息，从而在所述负载设备(12)与所述电源设备(14)之间提供一个反馈环。

2.如权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：

获得与所述负载设备(12)要求的所述至少一个特定参数值对应的第三参考值；

将提供的输出参数值(V)与第三参考值进行比较；并且

根据所进行的比较提供所述控制信号(VC)。

3.如权利要求2所述的方法，还包括将所述输出参数值(V)与所述第三参考值之间的差值放大并且将经过放大的差值提供为控制信号(VC)的步骤。

4.如权利要求2所述的方法，还包括如下步骤：

在将所述负载设备(12)与所述电源设备(14)耦合之前，将所述负载设备(12)与一个参考电源设备连接；

调节所述控制信号(VC)，直到所述参考电源设备提供所述负载设备(12)要求的输出参数值(V)为止；

在另一个电源设备(14)提供要求的所述输出参数值(V)的同时，对所述控制信号(VC)的值进行采样；并且

将所述控制信号(VC)的采样值作为第二参考值存储在所述负载设备(12)中。

5.如权利要求4所述的方法，还包括当所述负载设备(12)和所述电源设备(14)第一次通电时，将所述第二参考值用作所述控制信号(VC)的初始值的步骤。

6.如权利要求4所述的方法，还包括如下步骤：

在电源设备(14)提供要求的输出参数值(V)的同时，对所述控制信号(VC)与所述第二参考值的偏差进行采样；

将所述控制信号(VC)的偏差存储为第一参考值；并且

在后面的通电运行期间，将所述第一和第二参考值之和用作所述控制信号(VC)的初始值。

7.如权利要求6所述的方法，其中，在通电之后，逐渐调节所述控制信号(VC)，直到达到初始值，以避免所述输出参数值(V)超调。

8.一种负载设备(12)，要求至少一个来自单独电源设备(14)的特定输出参数值(V)，并且该负载设备(12)包括：

一个控制信号设置单元(16)，设计为接收与电源设备(14)提供的输出参数值(V)有关的信息并且能够与所述电源设备(14)的一个控制单元(24)连接，用于提供在调节所述电源设备(14)的所述输出参数值(V)的过程中使用的控制信号(VC)，使得所述控制信号设置单元(16)是反馈环的一部分。

9.如权利要求8所述的负载设备(12)，其中，所述控制信号设置单元(16)包括一个比较单元，用于将提供的所述输出参数值(V)与存储在所述负载设备中的参考值相比较，以便提供所述控制信号(VC)。

10.如权利要求9所述的负载设备(12)，其中，所述比较单元包括：一个A/D转换器(48)，用于将一个与所述输出参数值(V)对应的信号转换为一个数字信号；一个减法单元(50)，用于从存储在存储器(27)中的数字参考值中减去所述数字信号；以及一个D/A转换器(52)，用于将由此得到的和转换为模拟值，作为所述控制信号(VC)。

11.如权利要求8所述的负载设备(12)，其中，所述负载设备(12)是一个等离子显示屏(12)。

12.显示装置(10)，包括：

一个电源设备(14)；

一个负载设备(12)，与所述电源设备(14)连接并且要求至少一个来自所述电源设备(14)的特定输出参数值(V)，所述负载设备(12)包括一个控制信号设置单元(16)，设计为接收与所述输出参数值(V)有关的信息，并且具有一个输出端，用于提供所述控制信号(VC)；并且

所述电源设备(14)包括：

一个输入端，与所述控制信号设置单元(16)的所述输出端连接，用于接收所述控制信号(VC)；

一个功率提供单元(22)，用于给所述负载设备(12)提供一个输出参数值(V)；以及

一个控制单元(24)，用于根据所述控制信号(VC)，调节所述输出参数值(V)。

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