CN201957156U - 一种低功耗待机电路及电视机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低功耗待机电路及电视机，包括电源系统和解码芯片，所述解码芯片内置有基于间歇性检测机制的MCU，所述电源系统的待机电源输出端子通过DC/DC转换电路分别与所述MCU的音视频接口的供电端、模数转换接口的供电端、耳机接口的供电端以及主频时钟的供电端相连接。本实用新型通过调整系统供电电路的拓扑结构，优化解码芯片中MCU待机时的电源管理，从而有效控制了MCU的待机电流，降低了待机功耗。此外，对于设置有装饰灯板的电视机来说，可以进一步通过在电视机中增加小功率的LED代替装饰灯板对电视机的待机状态进行指示，从而降低了待机指示电路的功率损耗，满足了系统待机功耗小于0.5W的设计要求。

Description

一种低功耗待机电路及电视机

技术领域

本实用新型属于电视接收设备技术领域，具体地说，是涉及一种可以有效降低电视产品待机功耗的电子电路以及采用所述低功耗待机电路设计的电视机。

背景技术

国际能源署(IEA)于2000年向全球电器产品生产销售厂商发起节能倡议“1瓦计划”，现已经得到欧盟、美国的积极响应。2010年所有出口到这些地区的电器产品其待机功耗必须降低到1瓦以内，其中，欧盟委员会的强制性指令要求到2012年后所有电视产品必须满足待机功耗小于0.5W。随着欧美国家相继出台对电视待机功耗的要求，使得待机功耗问题将可能成为我国电视出口的下一个非贸易壁垒。

电视产品的待机功率损耗主要由两部分组成：电源板系统待机功率损耗和解码控制系统待机功率损耗。

电视机大多采用开关电源电路来设计其电源板，开关电源在待机状态下的主要损耗类型包括：功率管开关损耗、驱动损耗、变压器磁芯损耗、输出整流管反向恢复损耗等。其中，功率管开关损耗为主要因素，其大小与开关频率相关，所以降低开关频率可以减少开关损耗。

解码控制系统在待机状态下，只有电源板的STB_+5V提供给系统解码芯片内的MCU、FLASH以及双色LED、待机按键KEY、遥控接收IR供电，双色LED为直插式，功耗较大，在待机时显示红色，指示整机为待机状态；在开机后显示蓝色，指示整机进入开机状态；按键KEY、遥控接收IR在待机状态下需要继续接收STB_+5V供电是由于需要接收按键板或者遥控器发出的启动命令。MCU接收到启动命令后，将其一路GPI/O口置高，通过控制电源板上的继电器吸合，以实现电源板正常工作启动，给解码控制系统提供除STB_+5V以外的其他供电，比如+12V、+18V等，如图1所示。

因此，解码控制系统需要降低待机状态下的功率损耗，实际上是需要降低待机时STB_+5V的电流。目前的电源板系统待机功率损耗一般为0.3W时，这就要求STB_+5V的电流必须小于40mA才能满足整机系统待机功耗小于0.5W的要求。但是，由于MCU在待机时往往需要+3.3V的待机电压为其AVDD_DVI、AVDD_ADC、AVDD_DMPLL、AVDD_AU、AVDD_EAR管脚供电，而且还需要+1.28V的内核电压1.28V_CORE以及+1.8V的DDR电压1.8V_DDR。因此，在STB_+5V供电电路的拓扑结构中需要设置3个LDO分别将STB_+5V转换为+3.3V、1.28V和1.8V，如图2所示，以满足MCU待机状态下的供电要求，因此，待机功耗很难控制在0.2W以下。

为了解决这一问题，有人提出了在解码控制系统中额外增加小MCU的设计方案，即采用STB_+5V为小MCU供电，小MCU与解码芯片内部的主MCU之间通过I²C总线进行通信，参见图3所示。在待机状态下，解码系统处于完全断电状态，只有小MCU利用STB_+5V供电在待机状态下运行，当小MCU接收到按键或者遥控器发出的开机命令后，会把其GPI/O置高，从而控制电源板启动+12V以及其他电源供电，解码系统供电后初始化启动运行。在开机过程中，解码芯片内的主MCU接收到按键或者遥控的关机命令后，主MCU在保存当前各种设置状态后，通过I²C总线与小MCU通信，通知小MCU将其GPI/O置低，电源系统切断除STB_+5V的其他供电，系统进入待机状态。这种设计方式虽然可以有效控制待机功耗，但是需要增加小MCU，从而增加了系统设计的复杂性和成本。

另外，对于目前的平板电视来说，许多电视要求设置装饰灯板，待机时利用装饰灯板上的LED来指示待机状态。因为装饰灯板上的LED也是电流消耗的主要因素，按一只LED消耗20mA计算，装饰灯板上的4只LED将消耗80mA，大大超出了整个解码系统消耗40mA的上限。

基于此，如何降低解码控制系统的待机功耗，特别是设置有装饰灯板的电视机的待机功耗，是本实用新型所要解决的一项主要问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低功耗待机电路，以满足电视整机待机功耗小于0.5W的设计要求。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种低功耗待机电路，包括电源系统和解码芯片，所述解码芯片内置有基于间歇性检测机制的MCU，所述电源系统的待机电源输出端子通过一DC/DC转换电路分别与所述MCU的音视频接口的供电端、模数转换接口的供电端、耳机接口的供电端以及主频时钟的供电端相连接。

进一步的，所述电源系统的待机电源输出端子同时连接电视机中的遥控接收电路的供电端；所述DC/DC转换电路的输出端同时连接电视机中的待机按键电路的供电端以及FLASH的供电端。

又进一步的，所述MCU连接待机按键电路和遥控接收电路，根据接收到的待机/开机指令生成控制信号输出至所述的电源系统，控制电源系统进入待机或者开机状态。

更进一步的，在所述待机电路中还设置有一待机用LED，所述LED为贴片式LED，接收所述电源系统的待机电源输出端子输出的待机电源，并在所述LED的供电回路中串联开关电路，所述开关电路的控制端接收所述MCU输出的使能信号，通过MCU控制LED仅在待机时点亮，对电子设备的待机状态进行指示。

基于上述低功耗待机电路的组建结构，本实用新型又提供了一种电视机，包括电源系统和解码控制系统，在所述解码控制系统中包含有解码芯片，在所述解码芯片中内置有基于间歇性检测机制的MCU，所述电源系统的待机电源输出端子通过一DC/DC转换电路分别与所述MCU的音视频接口的供电端、模数转换接口的供电端、耳机接口的供电端以及主频时钟的供电端相连接。由于可以在待机状态下关断MCU的内核电压和DDR电压，因此可以简化待机电源电路的拓扑结构，有效控制待机电流，降低待机功耗。

进一步的，所述电源系统的待机电源输出端子同时连接电视机中的遥控接收电路的供电端；所述DC/DC转换电路的输出端同时连接电视机中的待机按键电路的供电端以及FLASH的供电端；所述MCU连接待机按键电路和遥控接收电路，根据接收到的待机/开机指令生成控制信号输出至所述的电源系统，控制电源系统进入待机或者开机状态。

对于MCU所需的内核电压和DDR电压可以在电视机开机后，由电源系统输出的主电源转换提供，即所述电源系统的其中一路主电源输出端子通过另外的DC/DC转换电路转换生成1.28V的内核电压和1.8V的DDR电压输出至所述的MCU。

对于内置有装饰灯板的电视机来说，为了降低整机的待机功耗，在所述电视机中增设一颗待机用LED，所述电源系统通过其待机电源输出端子输出待机电源为所述的LED供电；而所述的装饰灯板则接收电源系统的主电源输出端子输出的供电电源，仅在电视机开机后点亮显示，以减少待机时的功率损耗。

进一步的，所述LED为贴片式LED，在其供电回路中串联有开关电路，所述开关电路的控制端接收所述MCU输出的使能信号，可以由MCU控制其在电视待机时点亮，以指示电视机的待机状态，而在电视开机后熄灭，转由装饰灯板点亮指示。

再进一步的，所述LED可以采用双色LED，其阴极均接地，其中一种颜色LED的阳极连接一颗NPN型三极管的发射极，所述NPN型三极管的集电极连接所述电源系统的待机电源输出端子，基极接收所述MCU输出的使能信号；另外一种颜色LED的阳极连接一颗PNP型三极管的集电极，所述PNP型三极管的发射极连接所述电源系统的待机电源输出端子，基极接收所述MCU输出的使能信号。由此一来，可以利用所述双色LED发出不同颜色的光来指示电视机的开机和待机状态。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的电视机待机电路通过调整系统供电电路的拓扑结构，优化解码芯片中MCU待机时的电源管理，从而有效控制了MCU的待机电流，降低了待机功耗。此外，对于设置有装饰灯板的电视机来说，可以进一步通过在电视机中增加小功率的LED代替装饰灯板对电视机的待机状态进行指示，从而有效降低了待机指示电路的功率损耗，在电源系统空载功率不大于0.3W的基础上，可以实现整机系统待机功耗小于0.5W的设计要求。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是现有电视机中电源板与解码控制板之间的主要供电关系图；

图2是传统待机电源STB_+5V的供电电路拓扑结构框图；

图3是现有采用小MCU设计的待机电路原理框图；

图4是本实用新型所提出的低功耗待机电路的一种实施例的待机电源供电电路的拓扑结构框图；

图5是本实用新型实施例的解码系统中MCU的待机供电及控制引脚的电路原理框图；

图6是本实用新型实施例的主电源的供电电路拓扑结构框图；

图7是本实用新型实施例的双色LED的控制电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

实施例一，本实施例为了降低电视系统的待机功耗，从电视机的解码控制系统出发，通过优化解码系统中的MCU在待机时的电源管理模式，使MCU的供电引脚在待机时的电流消耗得以降低，以此达到降低待机功耗的设计目的。具体来讲，首先对解码芯片中的MCU采用基于间歇性检测的机制进行控制，具体可以采用状态机完成，由于采用了状态机间歇性检测机制加以控制，因此在MCU待机时可以切断向MCU内核以及DDR的供电，以此来降低电流消耗。基于这一设计思想，本实施例对电源系统的待机电源供电电路的拓扑结构进行重新设计，如图4所示，由于无需再为MCU提供1.28V的内核电压和1.8V的DDR电压，因此，只需采用一路DC/DC转换电路对电源系统输出的待机电源进行转换即可。以电源系统输出的待机电源为+5V为例进行说明，可以在待机电路中设置一个低压差线性稳压器LDO_5，连接电源系统的待机电源输出端子，将待机电源STB_+5V转换为+3.3V的直流电压输出至MCU的视频接口的供电端AVDD_DVI、模数转换接口的供电端AVDD_ADC、主频时钟的供电端AVDD_DMPLL、音频接口的供电端AVDD_AU以及耳机接口的供电端AVDD_EAR，为MCU提供其待机所需的接口供电，如图5所示。与此同时，通过稳压器LDO_5稳压输出的+3.3V直流电源同时输出至电视机的按键板和FLASH，为待机按键KEY和FLASH供电；而遥控接收电路IR所需的供电电源则可以由电源系统输出的+5V待机电源STB_+5V直接提供。

MCU在待机状态下周期性地对其连接待机按键KEY和遥控接收电路IR的相应管脚进行检测，当检测到待机按键KEY被触发或者遥控接收电路IR输出开机信号后，通过其中一路GPI/O口向电源系统输出高电平控制信号，从而控制电源板启动+12V以及其他电源供电，解码系统供电后初始化启动运行。

由于采用了如图4所示的待机电源供电拓扑结构，因此，MCU所需的内核电压和DDR电压可以转由电源系统的主电源转换提供，即可以在电源系统的其中一路主电源输出端子上连接DC/DC转换电路，以转换生成1.28V的内核电压和1.8V的DDR电压输出至MCU。如图6所示，本实施例以输出+12V的主电源输出端子为例进行说明，首先通过转换电路DC/DC_1将电视开机后电源系统输出的+12V直流电源转换为5V主电源M+5V，然后将M+5V通过转换电路DC/DC_2转换为+1.28V的内核电压1.28_CORE，输出至MCU。同时，M+5V经过低压差线性稳压器LDO_2连接MCU的DDR接口的供电端，以向MCU转换输出+1.8V的DDR电压1.8V_DDR。

而对于内置有装饰灯板的电视机来说，由于装饰灯板上的LED功耗较大，为了降低待机功耗，本实施例提出在电视机中增设待机用小功率LED，以代替装饰灯板完成对电视机的待机状态进行指示的任务。具体来讲，可以在电视机的遥控板上设置贴片式LED，利用电源系统输出的待机电源STB_+5V为其供电，并在其供电回路中串联开关电路，当电视机处于待机状态时，通过MCU输出使能信号LED_EN至开关电路的控制端，控制开关电路连通所述LED的供电回路，使LED发光指示当前的待机状态。而当电视机从待机转入开机状态后，通过MCU控制所述开关电路切断LED的供电回路，使LED熄灭，转由装饰灯板发光指示。由于装饰灯板在电视待机期间断电，因此可以避免在待机指示方面造成过多的功率损耗。

所述LED可以是单色LED，如图7中的右半部分电路所示，本实施例以三极管组建所述开关电路为例进行说明。将LED的阴极接地，阳极通过限流电阻R113连接PNP型三极管VR2的集电极，三极管VR2的发射极连接待机电源STB_+5V，基极通过电阻R110连接MCU的其中一路GPI/O口，接收MCU输出的使能信号LED_EN。其工作原理是：当电视机进入待机状态后，MCU置使能信号LED_EN为低，控制PNP型三极管VR2导通，使待机电源STB_+5V为LED供电，控制LED发光指示。此时，由于装饰灯板由电源系统的主电源输出端子提供工作电源，而待机状态下的主电源输出端子没有电流输出，因此，装饰灯板在电视待机时熄灭。而当电视机转入开机状态后，MCU置使能信号LED_EN为高，控制PNP型三极管VR2截止，切断待机电源STB_+5V向LED的供电，使LED熄灭，降低功耗。与此同时，MCU可以控制装饰灯通过亮灭交替的方式来指示开机的这个过程；待正常开机后，装饰灯板正常显示。为了保证不同用户的使用需要，此处设计用户可以通过菜单选项设置装饰灯板在开机后的状态。这样一来，在待机时可以保证LED部分消耗电流不超过20mA，在电源系统空载为0.3W时，系统的待机功耗实现小于0.5W的设计目标。

当然，为了提高指示效果，也可以采用贴片式的双色LED(如图7中的VD1)对电视机的工作状态进行指示，如图7所示，即增加左半部分的电路原理图，采用NPN型三极管VR1对另外一种颜色的LED进行供电控制.具体来讲，可以将该种颜色LED(比如蓝色)的阴极接地，阳极通过限流电阻R112连接NPN型三极管VR1的发射极，NPN型三极管VR1的集电极连接待机电源STB_+5V，基极通过电阻R103连接MCU，接收MCU输出的使能信号LED_EN。

采用图7所示的双色LED指示电路，当电视机待机时，由于使能信号LED_EN为低电平，因此，PNP型三极管VR2导通，NPN型三极管VR1截止，由PNP型三极管VR2控制的红色LED发光指示。而当电视机开机后，由于使能信号LED_EN变成高电平，因此，PNP型三极管VR2截止，NPN型三极管VR1导通，由NPN型三极管VR1控制的蓝色LED发光指示，表示电视机已经进入了开机状态。

综合待机电源STB_+5V的供电电路拓扑结构以及待机指示方面的改进性设计，不仅降低了电视产品的整机待机功耗，而且无需增设待机用小MCU，简化了系统硬件设计的复杂度，降低了成本。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种低功耗待机电路，包括电源系统和解码芯片，其特征在于：所述解码芯片内置有基于间歇性检测机制的MCU，所述电源系统的待机电源输出端子通过一DC/DC转换电路分别与所述MCU的音视频接口的供电端、模数转换接口的供电端、耳机接口的供电端以及主频时钟的供电端相连接。

2.根据权利要求1所述的低功耗待机电路，其特征在于：所述电源系统的待机电源输出端子同时连接电视机中的遥控接收电路的供电端；所述DC/DC转换电路的输出端同时连接电视机中的待机按键电路的供电端以及FLASH的供电端。

3.根据权利要求2所述的低功耗待机电路，其特征在于：所述MCU连接待机按键电路和遥控接收电路，根据接收到的待机/开机指令生成控制信号输出至所述的电源系统，控制电源系统进入待机或者开机状态。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的低功耗待机电路，其特征在于：在所述待机电路中还设置有一待机用LED，所述LED为贴片式LED，接收所述电源系统的待机电源输出端子输出的待机电源，并在所述LED的供电回路中串联开关电路，所述开关电路的控制端接收所述MCU输出的使能信号。

5.一种电视机，包括电源系统和解码控制系统，在所述解码控制系统中包含有解码芯片，其特征在于：所述解码芯片内置有基于间歇性检测机制的MCU，所述电源系统的待机电源输出端子通过一DC/DC转换电路分别与所述MCU的音视频接口的供电端、模数转换接口的供电端、耳机接口的供电端以及主频时钟的供电端相连接。

6.根据权利要求5所述的电视机，其特征在于：所述电源系统的待机电源输出端子同时连接电视机中的遥控接收电路的供电端；所述DC/DC转换电路的输出端同时连接电视机中的待机按键电路的供电端以及FLASH的供电端；所述MCU连接待机按键电路和遥控接收电路，根据接收到的待机/开机指令生成控制信号输出至所述的电源系统，控制电源系统进入待机或者开机状态。

7.根据权利要求5或6所述的电视机，其特征在于：所述电源系统的其中一路主电源输出端子通过另外的DC/DC转换电路转换生成1.28V的内核电压和1.8V的DDR电压输出至所述的MCU。

8.根据权利要求7所述的电视机，其特征在于：所述电视机为内置有装饰灯板的电视机，所述装饰灯板接收电源系统的主电源输出端子输出的供电电源；在所述电视机中增设有一待机用LED，所述电源系统通过其待机电源输出端子输出待机电源为所述的LED供电。

9.根据权利要求8所述的电视机，其特征在于：所述LED为贴片式LED，在其供电回路中串联有开关电路，所述开关电路的控制端接收所述MCU输出的使能信号。

10.根据权利要求9所述的电视机，其特征在于：所述LED为双色LED，其阴极均接地，其中一种颜色的LED的阳极连接一颗NPN型三极管的发射极，所述NPN型三极管的集电极连接所述电源系统的待机电源输出端子，基极接收所述MCU输出的使能信号；另外一种颜色的LED的阳极连接一颗PNP型三极管的集电极，所述PNP型三极管的发射极连接所述电源系统的待机电源输出端子，基极接收所述MCU输出的使能信号。

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