CN1874453A - 可实现待机低功耗且快速启动的电视机 - Google Patents

可实现待机低功耗且快速启动的电视机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可实现待机低功耗且快速启动的电视机，包括主CPU、主电源、待机电源和外部指令输入单元；在所述电视机中还包含有一小CPU芯片，所述小CPU芯片接收外部指令输入单元发出的开机/待机指令信号，进而控制电源切换电路在主电源和待机电源之间进行准确切换；所述电源切换电路在开机时选通主电源为主CPU供电，在待机时选通待机电源为主CPU供电。所述小CPU芯片同时与电视机中的其他控制芯片相连，为其提供复位信号。本发明的低功耗快速启动电路性能稳定，在解决待机功耗和开机时间难以同时兼顾问题的同时还能对系统中其他部分电路的通讯和控制起到优化作用，在增加较低成本的前提下，带来了整个系统功能的质的改善。

Description

可实现待机低功耗且快速启动的电视机
技术领域
本发明属于电视机电路技术领域，具体地说，是涉及一种可以同时降低电视机待机功耗并缩短开机启动时间的电路设计。
背景技术
目前，在现有的电视机系统中，关机分为软关机和硬关机。所谓软关机就是使用遥控器或者电视机上的按键使其进入待机状态，在待机状态下，电视机处于低功耗的工作状态，此时消耗的功率即所谓的待机功率。所谓硬关机，即交流关机，当交流关机后，彻底切断交流电源，此时机器消耗的功率为零。不同的机芯设计，其待机时的功耗是不同的。由于在待机的状态下，机器仍处于耗能状态，每年全世界因此而消耗的能源是相当可观的。因此，我国规定：自2006年3月1日起待机功耗大于9W的电视机将禁止销售，其节能评价值为3W；2009年待机功耗大于3W的电视机将禁止销售，节能评价值为1W。
在目前的数字电视系统中，由于系统的复杂和数字电视本身的特性，导致系统从待机到开机之间的状态转换需要较长的时间，而如果要缩短开机时间，则必须使系统主CPU的大部分电源处于上电状态，从而导致功耗较高，开机时间和系统待机功耗很难同时兼顾。
发明内容
本发明为了解决现有技术中电视机开机时间和系统待机功耗很难同时兼顾的问题，提供了一种新型的降低电视机待机功耗的快速启动电路，通过在系统中增加一颗小CPU芯片，对主CPU待机和正常开机状态转换过程中的电源进行管理，并辅助主CPU对系统中的其他电路部分进行控制，从而实现了电视机的快速开机，并且有效降低了电视机的待机功耗。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种可实现待机低功耗且快速启动的电视机，包括主CPU、主电源、待机电源和外部指令输入单元；在所述电视机中还包含有一小CPU芯片，所述小CPU芯片接收外部指令输入单元发出的开机/待机指令信号，进而控制电源切换电路在主电源和待机电源之间进行准确切换；所述电源切换电路在开机时选通主电源为主CPU供电，在待机时选通待机电源为主CPU供电。
作为对上述技术方案的进一步限定，所述小CPU芯片同时与电视机中的其他控制芯片，例如声音处理芯片、HDMI信号的接收解码芯片和IDE接口控制芯片等相连，为其提供复位信号。所述外部指令输入单元包括电视机键盘、遥控信号接收单元和与外部PC相连的串口单元；所述外部指令输入单元同时连接主CPU和小CPU芯片，所述小CPU芯片接收按键、遥控器或外部PC发出的开机或待机指令信号，在从待机转换到开机状态时，小CPU芯片向主CPU发出开机触发脉冲信号；从开机转换到待机状态时，主CPU向小CPU芯片发出关机信号，小CPU接收到此关机指令后继而控制主CPU电源，由主电源切换至待机电源。
作为对上述技术方案的又进一步限定，所述主CPU和小CPU芯片公用一个串口，开机时主CPU向小CPU芯片发出切换信号，阻断小CPU芯片的串口数据接收端和发送端，外部PC通过串口与主CPU通讯；待机时外部PC通过串口与小CPU通讯。
作为对上述技术方案的再进一步限定，在所述电源切换电路中包含有两个开关MOS管，小CPU芯片的开机/待机指令信号输出端连接一NPN型三极管的基极，所述三极管的发射极接地，集电极一方面连接第一个MOS管的栅极，并经上拉电阻连接所述的待机电源，另一方面连接另一个NPN型三极管的基极，所述第二个三极管的发射极接地，集电极连接第二个MOS管的栅极。所述第一个MOS管的源极连接待机电源，漏极连接主CPU的电源端；第二个MOS管的漏极连接主电源，源极连接主CPU的电源端。所述两个三极管构成反相电路，控制两个MOS管的导通时序，进而实现对主CPU供电电源的有效切换。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明采用在系统主CPU之外设置一颗小CPU芯片，使其负责主CPU的电源管理，并辅助主CPU控制系统中的其他模块的通讯和监控，有效解决了数字电视机等复杂电视系统的待机功耗和开机时间难以同时兼顾的问题，极大提高了整机工作的快速性和可靠性。本发明的低功耗快速启动电路性能稳定，在解决上述问题的同时还能对系统中其他部分的通讯和控制起到优化作用，在增加较低成本的前提下，带来了整个系统功能的质的改善。
附图说明
图1是本发明低功耗快速启动电路的原理框图；
图2是小CPU芯片与其他电路之间的电路连接原理图；
图3是电源切换电路的原理图；
图4是系统转换时序图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明为了解决现有电视机系统在待机时存在较大功率损耗，从而导致能源浪费的问题，提出了一种在系统主CPU之外设置一颗小CPU芯片，使其对主CPU待机和正常开机状态转换过程中的电源进行管理，并辅助主CPU对系统中的其他模块进行控制。在电视机系统进入待机状态时，小CPU芯片控制电源切换电路将对主CPU的供电由主电源切换到待机电源，从而有效降低了整个电视机系统的待机功耗，与此同时，还达到了电视机开机快速启动的目的。
本发明的电视机系统采用HiDTV芯片作为主CPU芯片1，小CPU芯片2采用型号为PIC16F676的处理芯片实现，如图1所示。电视机系统从正常开机状态转入待机状态的过程是：主CPU芯片1和小CPU芯片2接收到外部遥控器、按键或通过RS232串口连接的外部PC机等发出的待机指令后，主CPU芯片1准备进入待机状态，并在进入待机状态前发出一个控制信号给小CPU芯片2。小CPU芯片2接收到此信号后，向电源切换电路3发出指令信号，控制电源切换电路3对输入到主CPU芯片1的供电电源进行切换，由原来开机时的5V主电源5V_SC切换到5V待机电源5V_SB，系统进入待机状态。主电源到待机电源的转换能够大大降低系统待机期间消耗的功率，达到节约电能的目的。
电视机系统从待机状态转入正常开机状态的过程是：系统在待机状态，小CPU芯片2接收到外部遥控器、按键或通过RS232串口连接的外部PC机等发出的开机指令后，向主CPU芯片1发出一个开机触发脉冲信号，将主CPU芯片1唤醒，同时控制电源切换电路3将对主CPU芯片1的供电电源由5V待机电源5V_SB切换到5V主电源5V_SC，为正常开机做准备。主CPU芯片1在电源转换完毕和感应到唤醒脉冲后，进入开机状态。与此同时，小CPU芯片2向其他电路4发出开机复位信号，辅助主CPU芯片1对其他电路4完成开机复位控制，例如声音处理芯片、HDMI信号的接收解码芯片和IDE接口控制芯片等，从而极大缩短了电视机的开机时间，实现了电视机开机快速启动的目的。
图2是小CPU芯片2与主CPU芯片1、电源切换电路3和其他电路4部分的电路连接原理图。其中，电视机系统中3.3V待机电源3.3V_SB经电感FBM1为小CPU芯片2提供工作电源；小CPU芯片2的2脚接收遥控器发出的开机或待机指令信号IR；在电视机从待机转换到开机状态时，通过其3脚向主CPU芯片1发出开机触发脉冲信号PWRBT；4脚为复位脚RESET。本发明中主CPU芯片1和小CPU芯片2共用一个RS232串口，开机时主CPU芯片1与RS232串口进行通讯，待机时主CPU芯片1向小CPU芯片2的5脚发出切换信号SWITCH，小CPU芯片2通过其发送、接收数据端12、11脚与RS232串口进行通讯。小CPU芯片2的6脚接收控制电视机主电源开关继电器发出的控制信号RLY；7脚接收来自键盘发出的开机或待机指令信号KEY_R；8脚接收主CPU芯片1在进入待机状态前向小CPU芯片2发出的待机控制信号；10脚输出的高、低电平信号则用来控制电源切换电路3完成主电源和待机电源之间的输出切换；而13脚则向其他电路4部分输出开机复位信号RESET，辅助主CPU芯片1完成开机快速启动。
电源切换电路的原理图参见图3所示，NPN型三极管QM1的基极连接小CPU芯片2的10脚，其发射极接地，集电极一方面与PMOS管开关芯片UM2的栅极G相连，并通过上拉电阻RM16连接5V待机电源5V_SB，另一方面经电阻RM17连接另一NPN型三极管QM2的基极。所述PMOS管开关芯片UM2的源极S连接5V待机电源5V_SB，漏极D经滤波电感FBM3～FBM5连接电源切换电路的输出端。所述NPN型三极管QM2的发射极接地，集电极连接另一PMOS管开关芯片UM3的栅极G，所述PMOS管开关芯片UM3的漏极D连接5V主电源5V_SC，源极S经滤波电感FBM3～FBM5连接电源切换电路的输出端，所述电源切换电路的输出端连接主CPU芯片1的电源端。
当电视机系统从开机转换到待机状态时，小CPU芯片2的10脚输出高电平信号控制三极管QM1导通，进而拉低PMOS管开关芯片UM2的栅极G电压，使其导通，向主CPU芯片1输出5V待机电源5V_SB。此时，三极管QM2和PMOS管开关芯片UM3均截止。反之，当电视机系统从待机转换到开机状态时，小CPU芯片2的10脚输出低电平信号，控制三极管QM1和PMOS管开关芯片UM2截止，5V待机电源5V_SB经电阻RM16、RM17作用到三极管QM2的基极，控制其导通，进而拉低PMOS管开关芯片UM3的栅极G电压，使其导通，向主CPU芯片1输出5V主电源5V_SC。本发明的系统转换时序图参见图4所示。
本发明通过采用上述简单的电路结构有效解决了数字电视机等复杂电视系统的待机功耗和开机时间难以同时兼顾的问题，极大提高了整机工作的快速性和可靠性。当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可实现待机低功耗且快速启动的电视机，包括主CPU、主电源、待机电源和外部指令输入单元；其特征在于：在所述电视机中还包含有一小CPU芯片，所述小CPU芯片接收外部指令输入单元发出的开机/待机指令信号，进而控制电源切换电路在主电源和待机电源之间进行准确切换；所述电源切换电路在开机时选通主电源为主CPU供电，在待机时选通待机电源为主CPU供电。
2.根据权利要求1所述的可实现待机低功耗且快速启动的电视机，其特征在于：所述小CPU芯片同时与电视机中的其他控制芯片相连，为其提供复位信号。
3.根据权利要求2所述的可实现待机低功耗且快速启动的电视机，其特征在于：所述其他控制芯片包括声音处理芯片、HDMI信号的接收解码芯片和IDE接口控制芯片。
4.根据权利要求2或3所述的可实现待机低功耗且快速启动的电视机，其特征在于：所述外部指令输入单元包括电视机键盘、遥控信号接收单元和与外部PC相连的串口单元；所述外部指令输入单元同时连接主CPU和小CPU芯片，所述小CPU芯片接收键盘、遥控器或外部PC发出的开机或待机指令信号，在从待机转换到开机状态时，小CPU芯片向主CPU发出开机触发脉冲信号；从开机转换到待机状态时，主CPU向小CPU芯片发出关机信号。
5.根据权利要求4所述的可实现待机低功耗且快速启动的电视机，其特征在于：所述主CPU和小CPU芯片公用一个串口，开机时主CPU向小CPU芯片发出切换信号，阻断小CPU芯片的串口数据接收端和发送端，外部PC通过串口与主CPU通讯；待机时外部PC通过串口与小CPU通讯。
6.根据权利要求5所述的可实现待机低功耗且快速启动的电视机，其特征在于：在所述电源切换电路中包含有两个开关MOS管，第一个MOS管的栅极直接接收小CPU芯片发出的开机/待机指令信号，其源极连接待机电源，漏极连接主CPU的电源端；第二个MOS管的栅极经反相电路接收小CPU芯片发出的开机/待机指令信号，其漏极连接主电源，源极连接主CPU的电源端。
7.根据权利要求6所述的可实现待机低功耗且快速启动的电视机，其特征在于：小CPU芯片的开机/待机指令信号输出端连接一NPN型三极管的基极，所述三极管的发射极接地，集电极一方面连接第一个MOS管的栅极，并经上拉电阻连接所述的待机电源，另一方面连接另一个NPN型三极管的基极，所述第二个三极管的发射极接地，集电极连接第二个MOS管的栅极。
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