DE10121299B4

DE10121299B4 - Leistungsversorgungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10121299B4
Application number: DE10121299A
Authority: DE
Inventors: Tsung Hsun Wu; Chuan Chu Chen
Original assignee: BenQ Corp
Current assignee: BenQ Corp
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2021-05-03
Also published as: US20020024825A1; JP3759434B2; JP2002095246A; TWI331439B; US6480400B2; DE10121299A1

Abstract

Monitorvorrichtung zum Koppeln an einen Hauptrechner, der ein Leistungsquellensignal liefert, welche folgendes umfaßt:
eine Leistungsversorgungsvorrichtung, die eine Ausgangsspannung an eine Monitorvorrichtung gemäß dem Leistungsquellensignal ausgibt, wobei die Leistungsversorgungsvorrichtung folgendes umfaßt:
einen Gleichrichter zum Liefern einer Gleichspannungsquelle;
einen Leistungstransformator mit einer Primärwicklung, einer Sekundärwicklung und einer Tertiärwicklung, um mittels der Primärwicklung die Gleichspannungsquelle zu empfangen, und mittels der Sekundärwicklung bzw. der Tertiärwicklung die Ausgangsspannung bzw. ein zweites Signal auszugeben;
eine Leistungssteuerschaltung, umfassend einen Leistungssteuerchip zur Ausgabe eines Schaltsignals nach Empfang des zweiten Signals, und einen Steuertransistor, der zwischen den Leistungssteuerchip und der Primärwicklung des Leistungstransformators gekoppelt ist, wobei der Steuertransistor gemäß einem Schaltsignal des Leistungssteuerchips durchsteuert und sperrt, um die Ausgangsspannung des Leistungstransformators zu steuern;
eine Schaltvorrichtung, die mit dem Leistungssteuerchip gekoppelt ist, zum Bereitstellen des zweiten Signals an die Leistungssteuerschaltung gemäß dem Leistungsquellensignal.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Leistungsversorgungsvorrichtung für Computer, Monitore und andere Computer-Peripheriegeräte. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Leistungsversorgungsvorrichtung zum Starten eines Monitors gemäß dem Leistungssignal, das vom Hauptrechner geliefert wird. Wenn sich der Computer im Anzeige-Leistungsverwaltungs-Signalisierungsmodus, nachstehend DPMS, befindet, wird die Leistungsversorgungsvorrichtung deaktiviert, um den Monitor abzuschalten, und er stoppt die Zufuhr der Leistungsquelle zu den Elementen in der Leistungsversorgungsvorrichtung zum Einsparen der Leistung in dem Computersystem.

In letzter Zeit wurden Leistungsversorgungsvorrichtungen vom Schalttyp in Computern und Computer-Peripheriegeräten verwendet. Im allgemeinen wird eine Impulsbreitenmodulations-Steuereinheit (PWM-Steuereinheit) als Leistungsversorgungs-Steuerschaltung für eine Leistungsversorgung vom Schalttyp verwendet. Die PWM-Steuereinheiten, wie z.B. die 3842-IC- und 3844-IC-Serien, erfordern eine ausreichende Spannung und einen ausreichenden Strom, um ihre Steuerfunktionen normal zu starten, so daß eine Startschaltung erforderlich ist. Wenn jedoch die PWM-Steuereinheit einmal gestartet ist, wird die Energie zum Aktivieren der PWM-Steuereinheit durch eine Hilfsleistungsquelle geliefert. Daher wird die Startschaltung zu einer redundanten Schaltung und verbraucht ständig Leistung.

1 zeigt einen Schaltplan einer herkömmlichen Leistungsversorgungsvorrichtung vom Schalttyp, und eine Stabilisierungssteuerschaltung zum Stabilisieren der Ausgangsspannung ist weggelassen.

Wie in 1 gezeigt, richtet ein Gleichrichter 1, wie z.B. ein Vollbrückengleichrichter, eine Wechselspannung in eine Gleichspannung gleich, und ein Filterkondensator 2 filtert die gleichgerichtete Spannung und verringert die Spannungswelligkeit. Die gleichgerichtete und gefilterte Spannung lädt einen Startkondensator 4 über einen Startwiderstand 3 auf, und somit liefert der Startwiderstand 3 die gleichgerichtete und gefilterte Spannung zu einer Leistungsversorgungs-Steuerschaltung 5 (hier ist die Leistungsversorgungs-Steuerschaltung beispielsweise eine 3842-Steuereinheit). Nach dem Aktivieren der Leistungsversorgungs-Steuerschaltung 5 gibt die Leistungsversorgungs-Steuerschaltung 5 ein Schaltsignal an einen Steuertransistor 6 wie z.B. einen NMOS-Transistor aus. Das Gate des NMOS-Transistors 6 ist mit der Leistungsversorgungs-Steuerschaltung 5 verbunden.

Ein Leistungstransformator 7 weist eine Primärwicklung 7a, eine Sekundärwicklung 7b und eine Tertiärwicklung 7c auf. Die Primärwicklung 7a des Leistungstransformators 7 ist mit dem Drainpol des NMOS-Transistors 6 verbunden, wodurch eine gleichgerichtete und gefilterte Spannung geliefert wird. Durch Schalten des NMOS-Transistors 6 wird in der Sekundärwicklung 7b und der Tertiärwicklung 7c eine Impulsspannung erzeugt. Die in der Tertiärwicklung 7c erzeugte Impulsspannung wird durch eine Hilfsdiode 8 und den Startkondensator 4 gleichgerichtet und gefiltert und ihre Ausgangsspannung wird zu beiden Enden der Leistungsversorgungs-Steuerschaltung geliefert. Die in der Sekundärwicklung 7b erzeugte Impulsspannung wird durch eine Ausgangsdiode 9 und einen Ausgangskondensator 10 gleichgerichtet und gefiltert, wodurch eine Ausgangsspannung erzeugt wird.

Der Betrieb der Leistungsversorgungsvorrichtungen, wie in 1 gezeigt, wird im folgenden beschrieben. Wenn eine Wechselspannung zu den Leistungsversorgungsvorrichtungen geliefert wird, wird die Wechselspannung durch den Gleichrichter 1 und den Filterkondensator 2 in eine Gleichspannung gleichgerichtet und gefiltert. Die Gleichspannung lädt den Startkondensator 4 über den Startwiderstand auf. Wenn die Spannung am Punkt A ansteigt, steigt die Spannung am Punkt B ebenfalls an und wird zur Leistungsversorgungs-Steuerschaltung 5 geliefert. Wenn die Spannung am Punkt B einen speziellen Spannungspegel übersteigt, wird die Leistungsversorgungs-Steuerschaltung 5 aktiviert. Wenn beispielsweise die Leistungsversorgungs-Steuerschaltung 5 eine 3842-Steuereinheit ist, dann muß die Spannung am Punkt B mindestens gleich 16 V sein, um die 3842-Steuereinheit zu aktivieren. Die Leistungsversorgungs-Steuerschaltung 5 gibt ein Schaltsignal aus, um den Steuertransistor 6 zu schalten (durchzusteuern und zu sperren). Dann werden in der Sekundärwicklung 7b und der Tertiärwicklung 7c Impulsspannungen erzeugt. Die in der Sekundärwicklung 7b erzeugte Impulsspannung wird durch eine Ausgangsdiode 9 und einen Ausgangskondensator 10 gleichgerichtet und gefiltert und somit wird eine Gleichspannung zur anderen Vorrichtung (nicht dargestellt) geliefert. Die in der Tertiärwicklung 7c erzeugte Impulsspannung wird durch eine Hilfsdiode 8 und den Startkondensator 4 gleichgerichtet und gefiltert, und ihre Ausgangsspannung wird zu beiden Enden der Leistungsversorgungs-Steuerschaltung 5 geliefert. Das heißt, die Leistungsquelle der Leistungsversorgungs-Steuerschaltung 5 wird am Anfang über den Startwiderstand 3 geliefert, wenn die Wechselspannung an die Leistungsversorgungsvorrichtungen angelegt wird. Nach dem Aktivieren der Leistungsversorgungs-Steuerschaltung wird die Arbeitsspannung für die Leistungsversorgungs-Steuerschaltung über die Tertiärwicklung 7c des Leistungstransformators 7 geliefert. Es fließt jedoch auch ein Strom durch den Startwiderstand 3 und elektrische Leistung wird verbraucht.

Im allgemeinen liegen die Eingangswechselspannungs-Vorschriften von Computern und Computer-Peripheriegeräten irgendwo zwischen 90 V und 264 V. Der vom Startwiderstand verbrauchte Leistungsverlust kann folgendermaßen berechnet werden. Unter der Annahme, daß 90 V Wechselspannung zu den Leistungsversorgungsvorrichtungen geliefert wird, beträgt die Gleichspannung, nachdem sie gleichgerichtet und gefiltert ist, etwa 90 V × 1,414 = 127,6 V. Eine 3842-Steuereinheit wird als Leistungsversorgungs-Steuerschaltung 5 verwendet und der minimale Startstrom für die 3842-Steuereinheit beträgt etwa 1 mA. Daher kann der maximale Widerstand des Startwiderstandes (127,26V – 16 V)2/1 mA) = 111,26 kOhm betragen. Wenn die Wechselspannung gleich 264 V ist, beträgt die Spannung am Punkt A, nachdem sie gleichgerichtet und gefiltert wurde, etwa 373,296 V (264 V × 1,414). Nachdem die 3842-Steuereinheit aktiviert ist, fällt die Spannung am Punkt B auf etwa 10 V. Folglich beträgt der Leistungsverbrauch des Startwiderstandes 3 etwa (373,296 V – 10 V)2/111,26 kOhm = 1,18 W.

In Computern und Computer-Peripheriegeräten ist eine Leistungssparfunktion zum Senken des Leistungsverbrauchs dieser Vorrichtungen, wenn sie sich nicht im aktivierten Zustand befinden, erwünscht. Die Leistungssparfunktion sollte den Leistungsverbrauch auf weniger als 3 W verringern, und der Leistungsverlust (1,18 W) im Startwiderstand 3 kann nicht ignoriert werden.

Die allgemeine Leistungsversorgungsschaltung kann den Leistungsverbrauch durch den Startwiderstand verringern, sie leidet jedoch immer noch unter einigen Problemen, während mit einer Leistungsspar-IC in einem Leistungssparmodus gearbeitet wird.

Im Leistungssparmodus übernimmt die Leistungsspar-IC die Steuerung der Leistungsversorgung. Die Leistungsspar-IC schaltet die unnötige Leistungsausgabe ab, beispielsweise die Leistungsausgabe für die horizontalen und vertikalen Abtastsignale eines Monitors, abgesehen von einer Leistungsausgabe mit +5 V und 10 mA für die Leistungsspar-IC.

Um die obigen Anforderungen zu erfüllen, besteht eine Möglichkeit darin, die Stromflüsse durch den Startwiderstand 3 beizubehalten und die Leistungsversorgung weiter wirken zu lassen, um zu ermöglichen, daß die Leistungsspar-IC funktioniert. Auf diese Weise weist die Schaltung ein schnelleres Leistungsansprechen auf. Dies erhöht jedoch die Schaltungskomplexität und die Kosten und der Leistungsverbrauch kann nicht gesteuert werden, um die Leistungsanforderungen zu erfüllen.

Eine weiteres bekanntes Video-Anzeigegerät mit einer Schaltvorrichtung zum automatischen Aktivieren aus dem DPMS-AUS-Betrieb zeigt die DE 697 00 840 T2 . Die dort offenbarte Schaltvorrichtung detektiert das Vorhandensein mindestens eines aktiven Video- oder Ablenkungssignals des Anzeigegeräts und startet für diesen Fall das Anzeigegerät aus dem Schlafmodus im DPMS-Betrieb. Um diese hochfrequenten Videoablenksignale HSYNC und VSYNC detektieren zu können, weist die hierfür vorgesehene Schaltvorrichtung eine aufwendige und komplizierte Schaltstruktur auf.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Monitorvorrichtung mit einer Leistungsversorgungsvorrichtung, die gemäß dem Leistungsquellensignal eines Hauptrechners im normalen Modus arbeitet. Wenn sich der Hauptrechner im DPMS-Modus befindet, wird die Leistungsversorgung für den Monitorabgeschaltet, da der Hauptrechner das Leistungsquellensignal nicht ausgibt. Daher nimmt der Verbrauch des Monitors im DPMS-Modus bei verringerter Schaltungskomplexität und verringerten Kosten ab.

Um die vorstehend erwähnte Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung eine Monitorvorrichtung zum Koppeln an einen Hauptrechner, der ein Leistungsquellensignal liefert, bereit, welche folgendes umfaßt: eine Leistungsversorgungsvorrichtung, die eine Ausgangsspannung an eine Monitorvorrichtung gemäß dem Leistungsquellensignal ausgibt, wobei die Leistungsversorgungsvorrichtung folgendes umfaßt: einen Gleichrichter zum Liefern einer Gleichspannungsquelle; einen Leistungstransformator mit einer Primärwicklung, einer Sekundärwicklung und einer Tertiärwicklung, um mittels der Primärwicklung die Gleichspannungsquelle zu empfangen, und mittels der Sekundärwicklung bzw. der Tertiärwicklung die Ausgangsspannung bzw. ein zweites Signal auszugeben; eine Leistungssteuerschaltung, umfassend einen Leistungssteuerchip zur Ausgabe eines Schaltsignals nach Empfang des zweiten Signals, und einen Steuertransistor, der zwischen den Leistungssteuerchip und der Primärwicklung des Leistungstransformators gekoppelt ist, wobei der Steuertransistor gemäß einem Schaltsignal des Leistungssteuerchips durchsteuert und sperrt, um die Ausgangsspannung des Leistungstransformators zu steuern; eine Schaltvorrichtung, die mit dem Leistungssteuerchip gekoppelt ist, zum Bereitstellen des zweiten Signals an die Leistungssteuerschaltung gemäß dem Leistungsquellensignal.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird aus der nachstehend gegebenen ausführlichen Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, die lediglich zur Erläuterung gegeben werden und somit die vorliegende Erfindung nicht begrenzen sollen, genauer verständlich.
1 stellt einen Schaltplan einer herkömmlichen Leistungsversorgungsvorrichtung dar.
2 stellt einen Schaltplan einer Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar.
3 stellt ein Blockdiagramm eines Hauptrechners und eines Monitors gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
2 stellt einen Schaltplan einer Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Der Einfachheit halber ist eine Stabilisierungssteuerschaltung zum Stabilisieren der Ausgangsspannung weggelassen. Teile, die zu jenen, die bezüglich des Standes der Technik oder des herkömmlichen Fachgebiets gekennzeichnet sind, ähnlich sind, sind mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet und auf deren Erläuterungen wird verzichtet.
Wie in 2 dargestellt, ist eine Gleichrichtervorrichtung 11, die einen Brückengleichrichter 1 und einen Kondensator 2 umfaßt, vorgesehen, um die Wechselspannung von außen in eine Gleichspannung gleichzurichten. Der Leistungstransformator 7 umfaßt eine Primärwicklung 7a, eine Sekundärwicklung 7b und eine Tertiärwicklung 7c. Die Leistungssteuerschaltung 12 umfaßt einen Leistungssteuerchip 5 und einen Steuertransistor 6. Der Steuertransistor 6 ist beispielsweise ein NMOS-Transistor und der Leistungssteuerchip 5 ist aus der Steuer-IC der 3842- und 3844-Serien ausgewählt. Die Leistungsquelle gibt ein Schaltsignal aus, um den Steuertransistor 6 durchzusteuern und zu sperren, daher wird die Menge an Strom, der durch die Primärwicklung 7a des Leistungstransformators 7 fließt, verändert und die Sekundärwicklung 7b bzw. die Tertiärwicklung 7c erzeugen die induzierte Spannung. Eine Schaltvorrichtung ist zum Erfassen des Leistungsquellensignals Vin vom Hauptrechner (nicht dargestellt) vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Schaltvorrichtung ein Relais. In 3 wird die Leistungsquelle Vin vom Hauptrechner 31 zur Leistungsversorgung des Monitors 32 über eine serielle Übertragungsleitung übertragen. Die Schaltvorrichtung 13 schaltet ein, um die in der Tertiärwicklung 7c erzeugte Leistung zur Leistungssteuerschaltung zu liefern, wenn die Schaltvorrichtung das Leistungsquellesignal Vin erfaßt. Überdies wird die Schaltvorrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel periodisch gemäß dem Leistungsquellensignal Vin des Hauptrechners 31 ein- und ausgeschaltet. Der Ein-Aus-Zustand der Schaltvorrichtung kann jedoch auf irgendwelche anderen Signale des Hauptrechners 31 reagieren. Zwischen der Tertiärwicklung 7c und der Schaltvorrichtung 13 ist eine Schutzdiode 8 vorgesehen. Die Anode der Diode 8 ist mit der Tertiärwicklung 7c des Leistungstransformators 7 verbunden und die Kathode der Diode 8 ist mit der Schaltvorrichtung 13 verbunden. Überdies ist eine Startschaltung 14 zwischen dem Leistungstransformator 7 und der Schaltvorrichtung 13 angeordnet, die aus einer Vielzahl von Widerständen und Kondensatoren besteht.
Der Betrieb der vorstehend erwähnten Leistungsversorgungsvorrichtung wird im folgenden beschrieben. Es wird angenommen, daß der Hauptrechner 31 im normalen Modus arbeitet, so daß der Hauptrechner 31 ein Leistungsquellensignal Vin zum Monitor 32 liefert, um die Schaltvorrichtung 13 einzuschalten. Wenn die Wechselspannung zur Leistungsversorgung des Monitors 32 geliefert wird, wird die Wechselspannung durch den Gleichrichter 1 und den Filterkondensator 2 in die Gleichspannung transformiert. Dann wird die Gleichspannung über die Startschaltung 14 zum Leistungssteuerchip 5 geliefert. Daher wird der Leistungssteuerchip 5 aktiviert, dann gibt der Leistungssteuerchip 5 das periodische Schaltsignal aus, um den Steuertransistor 6 kontinuierlich zu schalten (durchzusteuern und zu sperren). Dann werden in der Sekundärwicklung 7b und der Tertiärwicklung 7c Impulsspannungen erzeugt. Die in der Sekundärwicklung 7b erzeugte Impulsspannung wird durch eine Ausgangsdiode 9 und einen Ausgangskondensator 10 gleichgerichtet und gefiltert, wobei eine Ausgangsgleichspannung zur anderen Schaltungsvorrichtung (nicht dargestellt) geliefert wird.
Wenn der Hauptrechner 31 im DPMS-Modus arbeitet, wird das Leistungsquellensignal Vin des Hauptrechners 31 abgeschaltet. So wird die Schaltvorrichtung 13 abgeschaltet, um den Leistungssteuerchip 5 zu deaktivieren. Aufgrund der Inaktivität des Leistungssteuerchips 5 stoppt überdies der Steuertransistor 6 den Schaltvorgang. Schließlich kann der Leistungstransformator die Induktionsspannung nicht ausgeben, da der magnetische Fluß in der Primärwicklung 7a nicht verändert wird. Ferner kann die äußere Wechselspannung keine Leistung zur Versorgungsvorrichtung liefern, da keine Stromwege zwischen der Leistungsversorgungsvorrichtung und der Wechselspannungsversorgung vorhanden sind. So wird keine Leistung mehr verbraucht.
Wenn der Hauptrechner im DPMS-Modus arbeitet, wird gemäß der Schaltungsstruktur des Ausführungsbeispiels die Leistungsversorgung deaktiviert und die Elemente in der Leistungsversorgung verbrauchen keine Leistung, was den Mangel der herkömmlichen Schaltungsstruktur beseitigt.

Claims

Monitorvorrichtung zum Koppeln an einen Hauptrechner, der ein Leistungsquellensignal liefert, welche folgendes umfaßt: eine Leistungsversorgungsvorrichtung, die eine Ausgangsspannung an eine Monitorvorrichtung gemäß dem Leistungsquellensignal ausgibt, wobei die Leistungsversorgungsvorrichtung folgendes umfaßt: einen Gleichrichter zum Liefern einer Gleichspannungsquelle; einen Leistungstransformator mit einer Primärwicklung, einer Sekundärwicklung und einer Tertiärwicklung, um mittels der Primärwicklung die Gleichspannungsquelle zu empfangen, und mittels der Sekundärwicklung bzw. der Tertiärwicklung die Ausgangsspannung bzw. ein zweites Signal auszugeben; eine Leistungssteuerschaltung, umfassend einen Leistungssteuerchip zur Ausgabe eines Schaltsignals nach Empfang des zweiten Signals, und einen Steuertransistor, der zwischen den Leistungssteuerchip und der Primärwicklung des Leistungstransformators gekoppelt ist, wobei der Steuertransistor gemäß einem Schaltsignal des Leistungssteuerchips durchsteuert und sperrt, um die Ausgangsspannung des Leistungstransformators zu steuern; eine Schaltvorrichtung, die mit dem Leistungssteuerchip gekoppelt ist, zum Bereitstellen des zweiten Signals an die Leistungssteuerschaltung gemäß dem Leistungsquellensignal.
Monitorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Steuertransistor ein NMOS-Transistor ist.
Monitorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungssteuerchip aus den Steuer-IC der 3842- und 3844-Serien ausgewählt ist.
Monitorvorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner eine Schutzdiode umfaßt, die zwischen der Tertiärwicklung des Leistungstransformators und der Schaltvorrichtung angeordnet ist.
Monitorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Gleichrichter einen Brückengleichrichter und einen Kondensator umfaßt.
Monitorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltvorrichtung ein Relais ist.
Monitorvorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner eine Startschaltung umfaßt, die aus Widerständen, die die Gleichspannungsquelle empfangen, und Kondensatoren, die durch die Gleichspannungsquelle aufgeladen werden, besteht.