CN203909524U - 一种电器待机启动装置及电视机与电脑电源 - Google Patents

Abstract

一种电器待机启动装置及电视机与电脑电源，其特征在于，包含第一低压直流电源(E1)，第二低压直流电源(E2)，控制处理单元(U4)，启动回路(E4)，强电通断电子开关(K1)，强电通断控制单元。电器启动装置能使整个电视、电脑等电器系统的待机交流总功耗为零，完全实现电器与交流强电的隔离，在实现待机零功耗、低碳环保的同时延长了电器寿命、确保了电器系统的安全。

Description

一种电器待机启动装置及电视机与电脑电源

技术领域

本发明属于电器待机技术领域，特别涉及一种电器待机启动装置以及采用所述电器待机启动装置的电视机与电脑电源。 

背景技术

在目前的电器如电视产品中一般都设置有待机电路,主要目的是当电器处于待机状态时能够接受接收开机启动指令，实现方便的电器启动。这样在电器待机状态时，就会产生电器的待机功耗，而且这些电器还带有一些附属设备，它们也会产生待机功耗，如电视机带的机顶盒与音响，电脑带的打印机与显示器。国际能源署的统计显示，待机能耗约占家庭用电量的3％—13％，我国有关统计机构的调查数据也显示，家电的待机能耗已占到家庭用电量的10％，是名副其实的“电老虎”。现已有节能插座解决这个问题，如申请号为200710191292.1电视智能化电源管理器，200920176576.8一种智能安全节能的待机自动断电装置。但是目前社会宣传还不能使普通百姓对电器待机能耗的严重性产生足够的认识，加上节能插座作为一个独立的产品需要用户付出一定的额外购置成本，导致节能插座的使用比例很少。同时，这些装置还存在一些其它不足，如结构复杂、成本高、本身还存在一定的待机能耗。 

发明内容

本发明是对申请号为200920176576.8一种智能安全节能的待机自动断电装置的改进，提出一种本身待机功耗为零的电器遥控启动装置。采用的技术总方案是：首先，按照耗电的特点，将待机启动装置的组成单元与供电依赖关系进行调整与优化，使得调整与优化后的待机耗电单元减少，在本方案中调整后只有启动回路处在待机耗电的位置，其它电路单元的供电依次受前级单元的控制，在待机时不耗电或仅从储能元件获取微弱的非在线交流电能；第二关键点，将处在待机耗电位置的 启动回路的耗电大大减少。优化后的供电关系是：启动回路(E4)控制第一低压直流电源(E1)的供电，第一低压直流电源(E1)控制第二低压直流电源(E2)的供电，第二低压直流电源(E2)提供控制处理单元(U4)与被控电器的供电。控制处理单元(U4)的输出端连接第一低压直流电源(E1)的控制端，控制处理单元(U4)的输入端连接电器的工作状态信号端，控制处理单元(U4)依据电器的工作状态信号输出维持或关断第一低压直流电源(E1)的控制输出信号。在供电依赖关系确定后，减少待机功耗的成效完全决定于启动回路的功耗，本发明提出了一种低待机功耗的红外遥控启动回路与无待机功耗的手动启动回路。其中，手动启动回路的常开按钮待机时未接通、耗电为零，红外遥控启动回路用电池或电容供电，只有很微小的红外接收管反向暗电流低于0.1μA通过，控制处理单元(U4)选用待机功耗电流小于0.3μA的单片机，相当于5伏100毫安时的小电池可以待机250000小时，折合10416天，折合28年多,5伏100毫安时的电能量是万分之五度电。获得的积极有益效果是：所述装置的待机交流功耗为零，总功耗几乎为零。 

进一步，将控制电器强电电源通断的电器待机启动装置内置于电器机壳内部，电器自身电源主板与控制主板密切融合，这样可以减化装置结构、减少元器件、节省成本，例如第二低压直流电源(E2)供电直接来源于被控电器电源板的低压直流，监测被控电器的工作状况信号直接与其主控板的相关引脚相连，省去第二低压直流电源(E2)与检测被控电器工作状况的元器件。 

同时，还在电器机壳外部增设一到多个的受控强电电源输出插孔用于向电器外部的附属设备供电，当关闭电器的强电电源时这些受控插座也一同被关断，如电视机附属的机顶盒，电脑附属的显示器、打印机等。这样，人们在唾手可得的条件下就会自然地使用它，获得低功耗电器待机启动装置带来的益处，使低功耗电器待机启动装置取得更好的推广效果、获得更好的推广社会效益。 

下面进一步说明本发明所述电器待机启动装置的技术方案实现细节： 

提供多种零待机功耗或微待机功耗的启动回路，根据不同类型的电器选用不同类型的启动回路。例如电脑不需要遥控启动，可只设置手动启动回路；电视机和柜式空调可以设置手动启动回路与红外遥控启动； 壁挂式空调机，只需设置遥控启动回路。其中(1)、手动启动回路包括常开按钮(B1_1)与相串联的限流电阻，接入市电强电电源输入相线(L)与单向可控硅(D2)的控制极之间，在待机时是断开的、无功耗；(2)、红外遥控启动回路为红外接收管与电阻串联接入低压直流电源中，待机时红外接收管的暗电流低于0.1μA，可选用NEC的8位单片机78K0KX2-L作为红外信号解码处理，单片机78K0KX2-L的待机功耗电流可低达0.3μA，以5伏电源计算，红外遥控启动回路低于2微瓦。这样所获得的积极效果是：不需要遥控启动的电器如电脑真正做到零功耗待机。 

设置独立的两套低压直流电源，其中为强电通断电子开关提供低压直流电源的第一低压直流电源(E1)在待机时无电源输出所以无功耗，第二低压直流电源(E2)在待机时只提供红外遥控启动回路的能耗，当启动电器后第二低压直流电源(E2)由被控电器的低压直流电源提供。 

强电通断控制单元的执行元件为常开电磁继电器，待机时无功耗，可以彻底关断被控强电回路，但是开通与维持的控制电流是单向可控硅(D2)的控制极电流，低于1μA。 

待机时，控制处理单元(U4)处于功耗电流可低达0.3μA的睡眠状态，当被控电器启动后，电源板输出的低压直流电源才会唤醒控制处理单元进入工作状态。 

基于以上电器待机启动的技术方案，本发明提出了一种采用电容提供待机能耗的电视机，包括机壳，机壳上有市电电源输入插座，机壳内有电源板(U1)、主控板(U3)，电源板(U1)上有市电强电电源输入相线(L)、待机时的5伏直流电源输出接点(5VSB)，主控板(U3)上有表示工作状态的信号接点(PS-ON)与红外遥控信号输入接点(IR)； 

所述电视还有如上所述的电器待机启动装置，电器待机启动装置的强电电源受控输出相线(LO)连接电视电源板的市电强电电源输入相线(L)，电视机的机壳后部还有一到多个辅助强电电源被控输出插座(U7、U8)；运行过程中，通过多个输入端口获取电视机电源板(U1)与电视机主控板(U3)上的状态的信号，当发现电视机处于待机时，第一输出端口(O1)输出低电平断开常开继电器(K1)同时控制处理单元(U4)即刻进入低功耗运行模式，切断强电电源受控输出相线(LO)的电源，电视电源板的市电强电电源输入相线(L)与机壳后部的辅助强电电源被控输出插座 (U7、U8)的电源被切断，电视机及附属设备的待机功耗被消除，只有2微瓦的微小电容能量消耗。 

基于以上电器待机启动的技术方案，本发明还提出了一种基于以上电器待机启动装置的电脑电源，可以替代目前通用的ATX电脑电源，替换后使得整台电脑成为无休眠(Hibernation)与关机(Shutdown)功耗的电脑，同时电脑附属的显示器、打印机的待机功耗已一同得到解决，具有极大的通用型与推广价值。 

所述电脑电源包括机壳，机壳后部有强电电源输入插座，机壳内有电脑通用的ATX电脑电源电路，ATX电脑电源电路有市电强电电源输入相线(L)及指示电源输出稳定正常的信号引脚(PW-OK)，电脑主板(U3)发出通知电脑电源主机工作状态的信号引脚(PS-ON)，电脑电源的待机5伏直流电源输出接点(5VSB)；电脑主板上的反映电脑工作状态的信号引脚(PS-ON)、反映电脑关机与休眠状态的信号引脚(PS-KEY)、与机箱前面板上的开机键相连接的开机接点(PWR+、PWR-)。 

电脑电源设置有如权利要求1至8中任一项权利要求所述的电器待机启动装置，电器待机启动装置的强电电源受控输出相线(LO)连接ATX电脑电源电路(U1)的市电强电电源输入相线(L)。 

机壳后部有强电电源输入插座，机壳内有电脑通用的ATX电脑电源电路(U1)，ATX电脑电源电路(U1)有强电电源输入相线及标准的电脑电源线引脚，包括：指示电源输出稳定正常的信号引脚(PW-OK)，表示电脑主机工作状态的信号引脚(PS-ON)，电脑电源的待机5伏直流电源输出接点(5VSB)；电脑主板(U3)有反映电脑工作状态的信号引脚(PS-ON)，反映电脑关机与休眠状态的信号引脚(PS-KEY)，与机箱前面板上的开机键相连接的开机接点(PWR+、PWR-)； 

所述电脑电源设置有电器待机启动装置，电器待机启动装置的强电电源受控输出相线(LO)连接ATX电脑电源电路(U1)的强电电源输入端； 

所述电脑电源的机壳后部有一到多个辅助强电电源被控输出插座(U7、U8)为电脑附属设备供电，第二电子开关(K2)，通过控制处理单元(U4)的第二输出端口(O2)控制的第二电子开关(K2)的触点回路置于强电电源受控输出相线(LO)与辅助强电电源被控输出插座(U7、U8)之间； 

电器待机启动装置的第二低压直流电源(E2)可以不含储能元件，反 映电脑工作状态的信号引脚(PS-ON)与控制处理单元(U4)的电器工作状态信号的第一输入端口(I1)相连，反映电脑关机或休眠状态的信号引脚(PS-KEY)与控制处理单元(U4)的电器工作状态信号的第二输入端口(I2)相连； 

所述电脑电源设置有常开按键(B1)，所述常开按键(B1)是双路开关，包括第一路触点开关(B1_1)和第二路触点开关(B1_2)，第一路触点开关(B1_1)置于手动启动回路中，第二路触点开关(B1_2)的作用与普通电脑机箱前面的开机键相同，与电脑主板(U3)的开机接点(PWR+、PWR-)连接，所述的双路开关(B1)安装于电脑机箱前面的开机按键下面位置； 

所述电脑电源设置有开机开关三极管(Q2)，控制处理单元(U4)的第三输出端口(O3)通过限流电阻(R8)与开机开关三极管(Q2)的基极相连，NPN型开机开关三极管(Q2)的集电极、发射极与第二路触点开关(B1_2)的两引脚并联后接于电脑主板(U3)的开机键接点(PWR+、PWR-)之间，开关三极管(Q2)的集电极接开机键接点的正极(PWR+)； 

控制处理单元(U4)得电启动后首先通过第一输出端口(O1)输出高电平，持续保持电脑电源板(U1)的强电供电，接着通过控制处理单元(U4)的第三输出端口(O3)输出一个持续时间约10ms的正脉冲，模拟在普通电脑上在电脑电源待机有电的情况下按下开机键对电脑主板的开机效果。因为在第一次开通电源电路(U1)按下开机键(B1)的瞬间，电脑主板(U3)还未上电，这时按下开机键(B1)的动作接通的第二路触点开关(B1_2)还不能产生对电脑主板(U3)一个上升沿的开机效果，因此在控制处理单元(U4)得电启动通过输出端口补上这个效果； 

运行过程中，通过多个输入端口获取电脑的运行状态，当处于待机时关断电源机壳后部的强电电源输出插座的电源；当处于休眠状态或处于关机状态时，同时关断电脑电源板的强电电源与电源机壳后部的强电电源输出插座的电源，这时所有的待机功耗被消除，包括控制处理单元(U4)的功耗也为零。 

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：电器启动装置能使整个电视、电脑等电器系统的待机交流总功耗为零，完全实现电器与交流强电的隔离，在实现待机零功耗、低碳环保的同时延长了电器寿命、确保了电器系统的安全。 

结合附图阅读实施方式的详细说明，将使本发明的特点和优点变得更加清楚。 

附图说明

图1是采用电容供电待机启动的电视机电路原理图。 

图2是手动开机启动的电脑电源电路原理图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。 

实施例一，如图1所示，以电视产品为例进行说明。 

一种用于电视机的电器待机启动的装置，采用电容供电，控制的电器对象是电视机，电视机机壳上有市电电源输入插座，机壳内有电源板(U1)、主控板(U3)，电源板(U1)上有强电电源输入相线、待机时的5伏直流电源输出接点(5VSB)，主控板(U3)上有表示工作状态的信号接点(PS-ON)与红外遥控信号输入接点(IR)。 

机壳内还有所述的电器待机启动装置，电器待机启动装置的强电电源受控输出相线(LO)连接电视电源板的强电电源输入相线，电视机的机壳后部还有一到多个辅助强电电源被控输出插座(U7、U8)连接于电器待机启动装置的强电电源受控输出相线(LO)，电源板(U1)的5伏直流电源输出接点(5VSB)连接隔离二极管(D4)的正极后与第二低压直流电源(E2)正极接点(V2)相连； 

控制处理单元(U4)的第一输入端口(I1)与电源板(U1)的5伏直流电源输出接点(5VSB)相连读取第二低压直流电源(E2)获取电源板(U1)的供电情况，控制处理单元(U4)的第二输入端口(I2)与红外遥控接收器(U5)的输出接点连接，控制处理单元(U4)的第三输入端口(I3)与电视机主控板(U3)上的表示工作状态的信号接点(PS-ON)连接；控制处理单元(U4)的第一输出端口(O1)通过光电隔离器(U2)与强电通断控制单元的控制点可控硅D2的控制极连接，控制处理单元(U4)的第二输出端口(O2)通过光电隔离器(U2)与电视机主控板(U3)的红外遥控信号输入接点(IR)连接； 

控制处理单元(U4)将收到的红外遥控接收器(U5)的信号转成标准 的红外接收头信号通过第二输出端口(O2)发往电视机主控板(U3)；手动启动回路中的手动按钮(B1)、红外遥控接收管(D3)安装于机壳前端；第一低压直流电源E1中装有10F/5.5V法拉电容。 

所述电视机的微功耗待机启动过程是这样的：如图1中所示，在待机时，红外遥控接收器只有红外接收管的低于0.1μA的暗电流通过，控制处理单元(U4)选用NEC的8位单片机78K0KX2-L处于待机状态，其待机功耗电流低于0.3μA，总待机功耗电流低于0.4μA，第二低压直流电源(E2)以5伏向其供电，功耗低于2微瓦。当用户操作遥控器开机时，红外接收管受红外光激发其电阻值呈规律性变化形成电压脉冲向单片机78K0KX2-L发送，单片机从待机的睡眠中被激活，即是控制处理单元(U4)开始系列的工作：控制强电通断的第一输出端口(O1)输出高电平，输入回路与第一输出端口(O1)相连的光电耦合隔离器(U2)的输出回路开通，因此市电强电电源输入相线(L)与第一低压直流电源(E1)中的单向可控硅(D2)的控制极通过电阻R7与二极管D7连通，第一低压直流电源(E1)输出额定的电源，电磁继电器(K1)的线圈得电常开输出触点闭合，电视机电源板(U1)的强电输入端得电，电源板(U1)开始工作输出低压直流5VSB，第一低压直流电源获得外部电源输入，在此后，控制处理单元(U4)、红外遥控接收器U5、电视机主控板U3由电视机电源板(U1)供电，整个过程从用户按遥控器开始在100毫秒-200毫秒内完成。 

控制处理单元(U4)得电启动后首先通过其第一输出端口(O1)输出高电平，开通光电耦合管，通过R7、U2、D7通路给单向可控硅D2提供控制极电流，维持电磁继电器(K1)的闭合来持续保持电视机电源板(U1)供电。一般人们操作遥控器启动按钮开机动作会持续1秒以上，在机器指示灯没反应时持续的时间会更长，因此当松开按钮时候，控制处理单元(U4)利用电源板(U1)的供电而不是储能电池P1的供电已在前100毫秒-200毫秒内将强电回路保持下来了，至此电视机的强电开通成功。 

在这个启动强电的过程中，控制处理单元(U4)通过第一输入端口(I1)读取电源板的5VSB接点电平来监测启动进程，当5VSB高电平出现500毫秒电源系统运行稳定后，通过第二输出端口○2向电视机主控板U3的红外遥控信号输入接点IR转发开机指令，在此后电视机在主控板U3的控制下像普通电视机一样运行，用户的遥控指令通过红外接收管、控制处理单元(U4)的解码处理成标准的信号发给电视机主控板U3解释、 执行，遥控命令的解释、执行全部由电视机主控板U3完成。 

当用户通过遥控器发送关机命令后，电视机主控板U3自动会控制完成相关部件的关闭工作，并通过PS-ON引脚输出低电平通知电源板(U1)与电器待机启动装置的控制处理单元(U4)。电源板(U1)收到关机通知后做相应的工作，如关闭除5VSB外的其它输出电源，这时电视机保留5VSB的电源输出、处于传统的待机状态，在用户没有手动切断强电输入的情况下就产生了电视机的待机能耗，若电视机附带有机顶盒、音响功放的情况下，待机能耗可达20瓦以上。 

但是在电视机设置有所述的电器待机启动装置后，控制处理单元(U4)通过第三输入端口I3检测到主控板上表示工作状态的信号引脚PS-ON输出低电后，延时1秒-5秒后，通过○1端口输出低电平关断第一低压直流电源(E1)，电磁继电器(K1)的线圈失电常开输出触电断开，所有与电器待机启动装置的强电受控端相连的强电电源被断开，包括机电源板、电视机壳后部设置的供附带设备使用的强电电源输出插座。这时，电视机与附带设备彻底与市电强电断开，免除待机的安全隐患，延长电器寿命，待机功耗为零、节能环保。 

在关闭强电受控电源与电视机后，控制处理单元(U4)再次进入待机状态，与红外接收器总功耗电流为0.4μA，通过计算，若储能电源选择10F/5.5V法拉电容一只，充满电后为5V，放电到3V时控制处理单元(U4)的最低要求工作电压，待机的持续时间t可以通过电荷等量关系计算：t.I＝C.ΔV,t＝10×(5-3.0)/(0.4×10^-6)＝10×2/0.4×10⁶秒＝/(3600×24)天＝723天，也即是说两次看电视的时间间隔超过723天，红外遥控启动将不会启动成功，这种情况应该很少见，可以增大电容或换为可充电电池。假若储能电源换成500毫安时的普通电池，持续时间是500×10^-3/(0.4×10^-6)小时＝1.25×10⁶小时＝52083天＝142年，远远超过电视机的使用寿命。 

另一方面，手动启动方式还可作为最后的保底启动方式。如果由于某种原因确实导致储能元件P1的电量不够不能成功启动电视机，这时只需使用手动启动即可，观看电视的同时储能元件P1(电容或可充电电池)即可自动充电，下次使用即可正常启动。 

下面简述手动启动过程如下： 

如图1，在手动启动回路中，当按下常开按钮B1，第一路触点开关(B1_1)和第二路触点开关(B1_2)均被接通，其中第一路触点开关(B1_1)使市电强电电源输入相线(L)通过限流电阻R5、R6与单向可控硅(D2)的控制极连通，第一低压直流电源(E1)输出额定的电源，电磁继电器(K1)的线圈得电常开输出触点闭合，后续过程与红外遥控启动过程类同。推荐单向可控硅(D2)选微触发电流系列，如MCR16系列(触发电流IGT：30-60μA)、2P6M系列(触发电流IGT：200uA)，电阻R5、R6的阻值大于1M，使触发电流低于300μA，确保在各种情况下，即使按钮引脚裸露或人手有水的情况下人身的绝对安全(美国的安全工频交流电流标准是16mA，我国的是14mA。人体在工频交流1mA或直流5mA人体就有麻的感觉)。 

实施例二，如图2所示，以电脑电源为例进行说明。 

一种基于以上电器待机启动装置的电脑电源，可以使得整台电脑成为无休眠(Hibernation)与关机(Shutdown)功耗的电脑，同时消除电脑附属的显示器、打印机的待机功耗，具有极大的通用型与推广价值。 

所述电脑电源包括机壳，机壳，机壳后部有强电电源输入插座，一到多个辅助强电电源被控输出插座(U7、U8)为电脑附属设备供电，连接于电器待机启动装置的强电电源受控输出相线(LO)，机壳内有电脑通用的ATX电脑电源电路(U1)，ATX电脑电源电路(U1)有强电电源输入相线及表示电源输出稳定正常的信号引脚(PW-OK)，表示电脑主机工作状态的信号引脚(PS-ON)，电脑电源的待机5伏直流电源输出接点(5VSB)；电脑主板(U3)有反映电脑工作状态的信号引脚(PS-ON)，反映电脑关机与休眠状态的信号引脚(PS-KEY)，与机箱前面板上的开机键相连接的开机接点(PWR+、PWR-)。 

机壳内还有所述的电器待机启动装置，控制处理单元(U4)的第二输出端口(O2)控制的第二电子开关(K2)的触点回路置于强电电源受控输出相线(LO)与辅助强电电源被控输出插座(U7、U8)之间。 

电器待机启动装置的第二低压直流电源(E2)可以不含储能元件，反映电脑工作状态的信号引脚(PS-ON)与控制处理单元(U4)的电器工作状态信号的第一输入端口(I1)相连，反映电脑关机或休眠状态的信号引脚(PS-KEY)与控制处理单元(U4)的电器工作状态信号的第二输入端口(I2) 相连。 

所述电脑电源设置有常开按键(B1)，所述常开按键(B1)是双路开关，包括第一路触点开关(B1_1)和第二路触点开关(B1_2)，第一路触点开关(B1_1)置于手动启动回路中，第二路触点开关(B1_2)的作用与普通电脑机箱前面的开机键相同，与电脑主板(U3)的开机接点(PWR+、PWR-)连接，所述的双路开关(B1)安装于电脑机箱前面的开机按键位置。 

所述电脑电源设置有开机开关三极管(Q2)，控制处理单元(U4)的第三输出端口(O3)通过限流电阻(R8)与开机开关三极管(Q2)的基极相连，NPN型开机开关三极管(Q2)的集电极、发射极与第二路触点开关(B1_2)的两引脚并联后接于电脑主板(U3)的开机键接点(PWR+、PWR-)之间，开关三极管(Q2)的集电极接开机键接点的正极(PWR+)。 

控制处理单元(U4)得电启动后首先通过第一输出端口(O1)输出高电平，持续保持电脑电源板(U1)的强电供电，接着通过控制处理单元(U4)的第三输出端口(O3)输出一个持续时间约10ms的正脉冲，模拟在普通电脑上在电脑电源待机有电的情况下按下开机键对电脑主板的开机效果；因为在第一次开通电源电路(U1)按下开机键(B1)的瞬间，电脑主板(U3)还未上电，这时按下开机键(B1)的动作接通的第二路触点开关(B1_2)还不能产生对电脑主板(U3)一个上升沿的开机效果，因此在控制处理单元(U4)得电启动通过输出端口补上这个效果；运行过程中，通过多个输入端口获取电脑的运行状态，当处于待机时关断电源机壳后部的强电电源输出插座的电源；当处于休眠状态或处于关机状态时，同时关断电脑电源板的强电电源与电源机壳后部的强电电源输出插座的电源，这时所有的待机功耗被消除，包括控制处理单元(U4)的功耗也为零。 

下面简述使用所述电脑电源的电脑开机过程。 

如图2中所示，在待机时，当按下常开按钮B1，第一路触点开关(B1_1)的作用使市电强电电源输入相线(L)通过电阻R5、R6与单向可控硅(D2)的控制极连通，第一低压直流电源(E1)输出额定的电源，电磁继电器(K1)的线圈得电常开输出触点闭合，ATX电脑电源电源板(U1)的强电输入端得电，电源板(U1)开始工作输出低压直流5VSB，第一低压直流电源获得外部电源输入，控制处理单元(U4)得电启动开始工作。 

控制处理单元(U4)得电启动后首先通过其第一输出端口(O1)输出高电平，开通光电耦合管，通过R7、U2、D7通路给单向可控硅D2提供控制极电流，维持电磁继电器(K1)的闭合来持续保持电视机电源板(U1)供电。一般人们操作启动按钮开机的动作会持续约1秒时间，因此当松开按钮时候，控制处理单元(U4)利用电源板(U1)的供电已在前100毫秒-200毫秒内将强电回路保持下来了，至此电脑电源的强电开通成功。 

控制处理单元(U4)得电启动后的第二件事是通过控制处理单元(U4)的第三输出端口(O3)输出一个持续时间约10ms的正脉冲，模拟电脑电源板(U1)以上电时手动按下第二路触点开关(B1_2)的对主板的开机效果。在普通电脑里，这个开机启动脉冲是在电源板(U1)已经有电源输出情况下，由人工点击机箱面板上的开机按钮完成的，机箱面板上的开机按钮直接连接电脑主板(U3)的开机键接点(PWR+、PWR-)的。在本发明中电脑主板(U3)的开机键接点(PWR+、PWR-)还与开机开关三极管(Q2)连接，开关三极管(Q2)的基极通过限流电阻(R8)与控制处理单元(U4)的第三输出端口(O3)相连受其控制。 

第三输出端口(O3)输出的这个正脉冲产生一个电脑主板(U3)的复位开机过程，至此以后的电脑启动过程与配置传统ATX电源的电脑完全一致。对同样软件与硬件配置的电脑配置，时间本发明提出的启动装置启动时间的增加在100ms-200ms之间，对一人体验一般没有感觉。 

电脑主板(U3)收到开机指令后，向电源电路U1发出PS-ON(低电平有效)有效信号，电源电路U1收到PS-ON低电平后，就开通12V、24V给电脑主板U3供电，当电源稳定后，电源电路U1给电脑主板U3输出PW-OK高电平表示电源输出成功，到此，电源电路U1与电脑主板U3开机启动任务的交互过程已经完成，经过一段电脑主板U3的独立开机过程，整过电脑的开机过程即告完成。 

在接下来电脑的运行中，控制处理单元(U4)的任务就是监视输入口的电平状态，做出适当的输出，有选择性的开通或关闭电脑电源板U1与附属设备的强电电源。 

电脑从开机到关机的全过程中，共经历4种状态：工作(Active)、待机(Standby)、休眠(Hibernation)、关机(Shutdown)。 

电脑的待机(Standby)是将当前处于运行状态的数据保存在内存中，电源要向内存供电，在电脑待机时不能完全关闭电脑的电源，按键 盘可以激活系统，电脑迅速从内存中调入待机前状态进入系统，这是重新开机最快的方式，但是系统并未真正关闭，适用短暂关机。休眠(Hibernation)是将当前处于运行状态的数据保存在硬盘中，整机将完全停止供电，在休眠时可以完全断开电脑的电源。 

4种状态的区分要根据电脑主板U3上的2个信号引脚电平确定，1、PS-ON低电平时候，电脑处于工作(Active)状态，2、PS-ON高电平且PS-KEY高电平，电脑处于待机(Standby)状态。3、PS-ON高电平且PS-KEY低电平，电脑处于休眠(Hibernation)状态或处于关机(Shutdown)状态。当5伏直流电源5VSB无输出，表示整个电脑电源关闭，只在这时功耗才为零，传统ATX电源的电脑在不拔插座的情况下永远不会达到这种状态。 

当电脑处于待机，可以关闭外设，但不能断开电脑电源板(U1)的强电输入，仍然需要提供5伏直流电源5VSB；当用户敲击键盘，电脑再返回工作(Active)状态，PS-ON信号变成有效。控制处理单元(U4)应该通过同时监测PS-ON、PS-KEY两个信号，做出决定开通外设插座U7、U8的电源。电脑处于待机时，电脑不能断电，如果电脑的外设如显示器、打印机与主机连在同一个接线板上，这时不能关闭整个接线板，即是有心人想做到低碳也只能分别从接线板上将外设拔下，主机返回工作时再插上，很麻烦，一不小心就会将电脑主机电源弄掉电。当电脑电源升级为所述的电脑电源后，当主机处于待机时，自动切断外设插座U7、U8的电源，当主机返回工作，自动接通外设插座U7、U8的电源。 

按照上述电脑4类运行状态的情况分析，控制处理单元(U4)的控制第一输出端口(O1)的原则总结如下： 

得电运行后首先第一输出端口(O1)输出高电平闭合常开继电器(K1)维持强电回路、第二输出端口(O2)输出高电平闭合常开继电器(K2)，维持电脑主机与附带设备的强电电源回路。2、通过第三输出端口(O3)输出一个上升沿信号，给电脑主板(U3)的发出开机信号。3、延时10秒等待电脑主板(U3)与电源板(U1)的交互准备启动过程，监视第一输输入端口I1(PS-ON)、第二输输入端口I2(PW-KEY)，按下列规则确定第一输出端口(O1)与第二输出端口(O2)的电平：1)、当第二输输入端口I2(PW-KEY) 低电平，表示电脑处于休眠(Hibernation)状态或处于关机(Shutdown)状态，这时主机、附带设备均可关断强电电源，第一输出端口(O1)输出低电平关断常开继电器(K1)；2)、当第一输输入端口I1(PS-ON)高电平、第二输输入端口I2(PW-KEY)高电平表示电脑处于待机(Standby)状态，这时维持主机电源、关断附带设备电源，第一输出端口(O1)输出高电平闭合常开继电器(K1)，第二输出端口(O2)输出低电平关断常开继电器(K2)；3)、当PS-ON低电平表示电脑处于工作(Active)状态，这时维持主机电源与附带设备电源，第一输出端口(O1)输出高电平闭合常开继电器(K1)，第二输出端口(O2)输出高电平闭合常开继电器(K2)。 

在已经开通电脑主机强电后，在所有电脑的4种状态下，用户点按双路按钮B1，第一路触点B1_1触发单向可控硅(D2)的控制极，对已经开通的强电电路不产生影响，第二路触点B1_2与普通电脑机箱的开机按键作用一致，对用户来说，没有任何差异。至此，所述电脑电源取得了休眠(Hibernation)与关机(Shutdown)电脑主机零功耗，待机、休眠与关机时外设零功耗，开关电脑的操作方式无任何变化的效果。 

如上所述的电脑电源与目前普通的ATX电源完全兼容，要替换目前的AXT电源，只需做两件小的地方改动：1、从电脑主板上引入键盘接口或鼠标接口的电源引脚作为当第二输输入端口I2(PW-KEY)的信号。2、将机箱前面板开机按键换为两路触点开关B1_1、B1_2，增加的一路触点开关B1_1的两端连接启动回路的限流电阻R5、R6。采用如上的改进，就可以从源头上消除电脑的休眠、关机功耗与电脑外设的待机功耗。 

Claims (10)

1.一种电器待机启动装置，包括市电强电电源输入相线(L)与零线(N)、强电电源受控输出相线(LO)，电器电源板(U1)的强电电源输入相线与低压直流电源输出接点(5VSB)，电器控制板(U3)的电器工作状态信号接点(PS-ON)与遥控信号输入接点(IR)；其特征在于，包含第一低压直流电源(E1)，第二低压直流电源(E2)，控制处理单元(U4)，启动回路(E4)，强电通断电子开关(K1)；第一低压直流电源(E1)与强电通断电子开关(K1)组成强电通断控制单元，强电通断电子开关(K1)的触点回路置于市电强电电源输入相线(L)与强电电源受控输出相线(LO)之间，强电电源受控输出相线(LO)与电器电源板(U1)强电电源输入相线连接； 

强电通断控制开关(K1)是电磁继电器，其常开触点回路接于市电强电电源输入相线(L)与电器电源板(U1)的强电电源输入相线之间，线圈回路接于第一低压直流电源(E1)的正极与地之间； 

第一低压直流电源(E1)受启动回路(E4)与控制处理单元(U4)的控制，有选择性地输出或断开直流电源，包含单向可控硅(D2)，单向可控硅(D2)的控制极作为控制第一低压直流电源(E1)输出通断的控制极； 

第二低压直流电源(E2)通过与电器电源板(U1)的低压直流输出接点连接，在电器启动后获得低压直流电源，连接控制处理单元(U4)的电源输入端为其提供电源； 

控制处理单元(U4)的输入信号端口包括一到多个用于输入遥控接收器输出信号与电器工作状态信号的多个输入端口：第一输入端口(I1)、第二输入端口(I2)、第三输入端口(I3)，输出端口包括用于输出控制强电通断的第一输出端口(O1)与一到多个用于向电器输出控制信号的第二输出端口(O2)、第三输出端口(O3)。 

2.根据权利要求1所述的电器待机启动装置，其特征在于，所述启动回路(E4)是遥控启动回路，或手动启动回路，或遥控启动回路与手动启动回路的组合； 

手动启动回路包括第一限流电阻(R5)、第二限流电阻(R6)与串联在两者之间的手动按钮(B1_1)，手动启动回路接入市电强电电源输入相线(L)与单向可控硅(D2)的控制极之间； 

遥控启动回路(E4)包括遥控接收器(U5)，光电耦合隔离器(U2)，控制处理单元(U4)的输入端口与输出端口；遥控接收器(U5)的输出引脚接 入控制处理单元(U4)的接收遥控接收器输出信号的端口，控制处理单元(U4)的控制强电通断的第一输出端口(O1)通过光电耦合隔离器(U2)与第一低压直流电源(E1)中的单向可控硅(D2)的控制极相连；遥控接收器(U5)与光电耦合隔离器(U2)输入回路的电源由第二低压直流电源(E2)提供。 

3.根据权利要求2所述的电器待机启动装置，其特征在于，所述遥控接收器是红外接收头，或是红外接收管，或是蓝牙接收头，或是超声波接收头，或是声控接收头。 

4.根据权利要求3所述的电器待机启动装置，其特征在于，所述遥控接收器是红外遥控接收器(U5)，包括红外接收管(D3)与分压电阻(R2)串联组成，其连接点为信号输出点，接于第二低压直流电源(E2)之间，红外接收管(D3)的负极接第二低压直流电源(E2)的正极处于反向偏置。 

5.根据权利要求1所述的电器待机启动装置，其特征在于，所述第一低压直流电源(E1)包含第一降压电容(C1)、第一整流二极管(D1)、第一滤波电容(C2)；第一降降压电容(C1)的一端与市电强电电源输入相线(L)相连，另一端同时与第一整流二极管(D1)的负极、单向可控硅(D2)的正极相连；第一整流二极管(D1)的正极、第一滤波电容(C2)的负极与市电强电电源输入零线(N)相连作为第一低压直流电源(E1)的电源负极；单向可控硅的负极、第一滤波电容(C2)的正极连接作为第一低压直流电源(E1)的电源正极(V1)。 

6.根据权利要求1所述的电器待机启动装置，其特征在于，第二低压直流电源(E2)包括储能元件(P1)、限流电阻(R3)、隔离二极管(D4)，储能元件(P1)的正极与限流电阻(R3)串联后连接隔离二极管(D4)的负极，隔离二极管(D4)的正极与电器低压直流输出电源正极相连，储能元件(P1)的负极与电器的低压直流电源负极相连；储能元件(P1)可以是充电电池，或者是大容量法拉电容，或者是充电电池与大容量法拉电容的组合，或者是非充电电池。 

7.根据权利要求1所述的电器待机启动装置，其特征在于，所述控制处理单元(U4)是单片机，或者是可编程器件PLD，或者是专用集成电路，或者是逻辑门器件与RC电阻电容元件的组合。 

8.根据权利要求1所述的电器待机启动装置，其特征在于，强电 通断控制单元是双向可控硅，串接于市电强电电源输入相线(L)与强电电源受控输出相线(LO)之间，双向可控硅的控制极连接遥控启动回路(E4)、手动辅助启动回路与强电电源开通维持回路。 

9.一种电视机，包括机壳，机壳上有市电电源输入插座，机壳内有电源板(U1)、主控板(U3)，电源板(U1)上有强电电源输入相线、待机时的5伏直流电源输出接点(5VSB)，主控板(U3)上有表示工作状态的信号接点(PS-ON)与红外遥控信号输入接点(IR)； 

其特征在于，所述电视机还有如权利要求1至8中任一项权利要求所述的电器待机启动装置，电器待机启动装置的强电电源受控输出相线(LO)连接电视电源板的强电电源输入相线，电视机的机壳后部还有一到多个辅助强电电源被控输出插座(U7、U8)连接于电器待机启动装置的强电电源受控输出相线(LO)，电源板(U1)的5伏直流电源输出接点(5VSB)连接隔离二极管(D4)的正极后与第二低压直流电源(E2)正极接点(V2)相连； 

控制处理单元(U4)的第一输入端口(I1)与电源板(U1)的5伏直流电源输出接点(5VSB)相连读取第二低压直流电源(E2)获取电源板(U1)的供电情况，控制处理单元(U4)的第二输入端口(I2)与红外遥控接收器(U5)的输出接点连接，控制处理单元(U4)的第三输入端口(I3)与电视机主控板(U3)上的表示工作状态的信号接点(PS-ON)连接；控制处理单元(U4)的第一输出端口(O1)通过光电隔离器(U2)与强电通断控制单元的控制点可控硅D2的控制极连接，控制处理单元(U4)的第二输出端口(O2)通过光电隔离器(U2)与电视机主控板(U3)的红外遥控信号输入接点(IR)连接； 

控制处理单元(U4)将收到的红外遥控接收器(U5)的信号转成标准的红外接收头信号通过第二输出端口(O2)发往电视机主控板(U3)；手动启动回路中的手动按钮(B1)、红外遥控接收管(D3)安装于机壳前端。 

10.一种电脑电源，包括机壳，机壳后部有强电电源输入插座，机壳内有电脑通用的ATX电脑电源电路(U1)，ATX电脑电源电路(U1)有强电电源输入相线及表示电源输出稳定正常的信号引脚(PW-OK)，表示电脑主机工作状态的信号引脚(PS-ON)，电脑电源的待机5伏直流电源输出接点(5VSB)；电脑主板(U3)有反映电脑工作状态的信号引脚(PS-ON)，反映电脑关机与休眠状态的信号引脚(PS-KEY)，与机箱前面板上的开机 键相连接的开机接点(PWR+、PWR-)； 

其特征在于，在所述电脑电源还设置有如权利要求1至8中任一项权利要求所述的电器待机启动装置，电器待机启动装置的强电电源受控输出相线(LO)连接ATX电脑电源电路(U1)的强电电源输入端； 

所述电脑电源的机壳后部有一到多个辅助强电电源被控输出插座(U7、U8)为电脑附属设备供电，第二电子开关(K2)，通过控制处理单元(U4)的第二输出端口(O2)控制的第二电子开关(K2)的触点回路置于强电电源受控输出相线(LO)与辅助强电电源被控输出插座(U7、U8)之间； 

电器待机启动装置的第二低压直流电源(E2)可以不含储能元件，反映电脑工作状态的信号引脚(PS-ON)与控制处理单元(U4)的电器工作状态信号的第一输入端口(I1)相连，反映电脑关机或休眠状态的信号引脚(PS-KEY)与控制处理单元(U4)的电器工作状态信号的第二输入端口(I2)相连； 

所述电脑电源设置有常开按键(B1)，所述常开按键(B1)是双路开关，包括第一路触点开关(B1_1)和第二路触点开关(B1_2)，第一路触点开关(B1_1)置于手动启动回路中，第二路触点开关(B1_2)的作用与普通电脑机箱前面的开机键相同，与电脑主板(U3)的开机接点(PWR+、PWR-)连接，所述的双路开关(B1)安装于电脑机箱前面的开机按键下面位置； 

所述电脑电源设置有开机开关三极管(Q2)，控制处理单元(U4)的第三输出端口(O3)通过限流电阻(R8)与开机开关三极管(Q2)的基极相连，NPN型开机开关三极管(Q2)的集电极、发射极与第二路触点开关(B1_2)的两引脚并联后接于电脑主板(U3)的开机键接点(PWR+、PWR-)之间，开关三极管(Q2)的集电极接开机键接点的正极(PWR+)。