DE602004001355T2

DE602004001355T2 - Anordnung mit einem Mikroprozessor, einer Entmagnetisierungsschaltung und einem Schaltnetzteil und einer zugehörigen Anzeigeeinheit

Info

Publication number: DE602004001355T2
Application number: DE602004001355T
Authority: DE
Inventors: Kum Yoong Zee
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2024-01-20
Also published as: EP1458184A1; DE602004001355D1; US20040179320A1; MXPA04002178A; US7269749B2; KR20040081015A; CN1531338A; JP2004343708A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Mikroprozessor, einer Entmagnetisierungsschaltung und einem Schaltnetzteil, das in einem normalen Modus und einem Low-Power-Modus, z.B. einem Standby-Modus, betrieben wird. Der Low-Power-Modus ist insbesondere ein Burst-Modus, der durch den Mikroprozessor gesteuert wird. Anordnungen dieses Typs werden zum Beispiel in Anzeige-Einheiten wie Fernsehapparaten und Computermonitoren verwendet.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
In Verbraucherelektronikgeräten verwendete Schaltnetzteile weisen gewöhnlich einen Low-Power-Modus (einen sogenannten Standby-Modus) auf, in dem die wesentlichen Schaltungen des Geräts ausgeschaltet sind und nur einige wenige Schaltungen, wie zum Beispiel ein Mikroprozessor und ein Fernbedienungsempfänger, in Betrieb sind. Um den Stromverbrauch im Standby-Modus so gering wie möglich zu halten, ist es bekannt, im Low-Power-Modus einen sogenannten Burst-Modus zu verwenden, in dem der Schalttransistor für definierte Zeitintervalle regelmäßig ausgeschaltet wird.
Zum Beispiel wird das Schaltnetzteil mit einer Frequenz von 100 Hz aus- und eingeschaltet, wobei der Schalttransistor während einer kurzen Ein-Phase mit einer Schaltfrequenz von 20 kHz arbeitet, um Energie aus der Primärseite zu der Sekundärseite des Schaltnetzteils zu transferieren. Über das Verhältnis zwischen der Ein-Phase und der Aus-Phase kann die Ausgangsleistung der Stromversorgung geregelt werden. Während der Ein-Phase können die Schaltparameter für den Schalttransistor in einem sicheren Bereich gehalten werden. Schaltnetzteile mit einem Burst-Modus sind zum Beispiel aus EP-A- 0 386 989 und DE-A-195 18 863 bekannt.
Aus US 6,434,030 ist eine Schaltungsanordnung mit einem Schaltnetzteil bekannt, bei der ein Low-Power-Burst-Modus durch einen Mikroprozessor gesteuert wird. Ein Ausgang des Mikroprozessors ist an die Steuerschleife des Schaltnetzteils angekoppelt, und wenn die Anordnung in den Standby-Modus geschaltet wird, legt der Mikroprozessor ein Rechtecksignal mit einem gegebenen Tastverhältnis an die Steuerschleife an. Mit einem Aus-Signal von dem Mikroprozessor wird das Netzteil über die Steuerschleife gesperrt und mit einem Ein-Signal wird das Netzteil für eine kurze Ein-Phase freigegeben, in der der Schalttransistor des Schaltnetzteils mit einer regelmäßigen Schaltfrequenz betrieben wird.
Fernsehapparate und Computermonitore mit einer Kathodenstrahlröhre (CRT) als Anzeigemittel umfassen gewöhnlich eine Entmagnetisierungsschaltung zum Entmagnetisieren der Bildröhre in regelmäßigen Intervallen, zum Beispiel wenn das Gerät eingeschaltet wird. Zur Entmagnetisierung, die auch als Degaussing bekannt ist, wird eine Zeitspanne von etwa 1,5 Sekunden verwendet, in der auf bekannte Weise ein Magnetfeld an die Bildröhre angelegt wird. Im allgemeinen arbeitet die Entmagnetisierungsschaltung in einem Fernsehapparat unabhängig von dem Mikroprozessor, es sind aber auch mikroprozessorgesteuerte Entmagnetisierungsschaltungen bekannt.
Eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus EP-A-0 436 515 bekannt.
WESEN DER ERFINDUNG
Die Erfindung basiert auf der Aufgabe des Spezifizierens einer Anordnung und einer jeweiligen Anzeigeeinheit wie oben angegeben mit einem zuverlässigen Low-Power-Modus, insbesondere einem Low-Power-Burst-Modus und mit verringerter Schaltungskomplexität.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß der Definition in Anspruch 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Entwicklungen der Erfindungen werden in den abhängigen Ansprüchen spezifiziert.
Gemäß der Erfindung umfaßt die Anordnung einen Mikroprozessor, eine Entmagnetisierungsschaltung und ein Schaltnetzteil, das in einem normalen Modus und einem Low-Power-Modus betrieben wird. Der Mikroprozessor wird über einen Ausgang an das Schaltnetzteil angekoppelt, um den Low-Power-Modus zu steuern, und an die Entmagnetisierungsschaltung, um eine jeweilige Funktionsweise zu steuern. Der Ausfall des Mikroprozessors ist insbesondere als ein einziger Anschluß angeordnet, um dem Schaltnetzteil und der Entmagnetisierungsschaltung über dieselbe Leitung die Signale zuzuführen.
Der Erfinder hat erkannt, daß ein Ausgangsanschluß des Mikroprozessors ausreicht, um den Low-Power-Modus, insbesondere einen Low-Power-Burst-Modus, und auch die Entmagnetisierungsschaltung zu steuern, weil die jeweiligen Steuersignale nicht zur selben Zeit auftreten. Es besteht nur eine Anforderung, die berücksichtigt werden sollte: das Signal für den Low-Power-Modus sollte während des Low-Power-Modus nicht an die Entmagnetisierungsschaltung angekoppelt werden. Dies läßt sich bei einer bevorzugten Ausführungsform dadurch realisieren, daß das an die Entmagnetisierungsschaltung angekoppelte Signal durch ein Power-On-Anzeigesignal gesteuert wird, das das Signal aus dem Mikroprozessor für die Entmagnetisierungsschaltung während des Low-Power-Modus blockiert und das das Signal aus dem Mikroprozessor während des normalen Modus durchläßt. Dies kann zum Beispiel über ein AND-Gatter erreicht werden, an dessen Eingänge das Signal aus dem Mikroprozessor und das Power-On-Anzeigesignal angekoppelt werden. Das Power-On-Anzeigesignal kann zum Beispiel eine Versorgungsspannung sein, die von dem Schaltnetzteil während des Ein-Modus geliefert wird und die während des Low-Power-Modus ausgeschaltet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun ausführlicher in bezug auf Schaltbilder erläutert. Es zeigen:
1 ein Schaltnetzteil, an das ein Ausgang eines Mikroprozessors angekoppelt wird,
2 eine Anordnung zur Steuerung eines Schaltnetzteils und einer Entmagnetisierungsschaltung,
3 ein Impulsdiagramm von Betriebsarten einer Anzeigeeinheit und
4 eine Schaltung zum Betreiben einer Entmagnetisierungsschaltung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das in 1 gezeigte Schaltnetzteil arbeitet mit dem Rücklaufwandlerprinzip und umfaßt einen Eingang, der mit einer Netzspannung UN verbunden ist, die mittels eines Gleichrichters G1 und eines Kondensators 3 in eine geglättete Gleichspannung U1 umgesetzt wird. Das Schaltnetzteil umfaßt einen Transformator Tr mit einer Primärwicklung W1, die an die Spannung U1 angekoppelt und mit einem Schalttransistor T1 in Reihe geschaltet ist. Bei dieser Ausführungsform wird als Treiberstufe für den Schalttransistor T1 eine integrierte Schaltung 7 verwendet, obwohl auch andere Lösungen möglich sind, bei denen diskrete Transistorstufen sowohl freilaufend als auch synchronisiert arbeiten.
Ein mit der Spannung U1 verbundener Widerstand 8 wird dazu verwendet, es dem Schaltnetzteil zu ermöglichen, heraufzufahren. Während des Betriebes wird das Schaltnetzteil selbst mittels einer Hilfswicklung W4, einer Diode 12, eines Kondensators 9 und eines Widerstands 10 mit Spannung versorgt. Der Schalttransistor T1 wird von der integrierten Schaltung 7 betrieben, wobei zum Beispiel ein Rechtecksignal 6 mit einer Frequenz von gewöhnlich mehr als 16 kHz verwendet wird.
Das Schaltnetzteil verwendet Sekundärwicklungen W2 und W3 des Transformators Tr, um Ausgangsspannungen U2 und U3 zu erzeugen, die durch Gleichrichter G2, G3 und Kondensatoren 17, 18 geglättet werden. Die Ausgangsspannungen U2 und U3 werden durch eine Steuerschleife stabilisiert, wobei die Steuerschleife bei dieser Ausführungsform mit der Ausgangsspannung U3 verbunden ist. Die Steuerschleife wird bei dieser Ausführungsform in vereinfachter Form durch einen Widerstand 14 und einen Optokoppler 13 zum Senden eines Rückkopplungssignals zu einem Steuereingang 1 der integrierten Schaltung 7 repräsentiert.
An die Steuerschleife ist ein Ausgang 19 eines Mikroprozessors 16 in vereinfachter Form über einen Widerstand 15 angekoppelt. Der Mikroprozessor 16 verwendet insbesondere ein Digitalsignal, zum Beispiel ein CMOS-Signal, um über den Ausgang 19 den Burst-Modus und den normalen Modus des Schaltnetzteils zu starten. Wenn der Ausgang 19 zum Beispiel auf "High" liegt, ist die Steuerschleife gesperrt und das Schaltnetzteil befindet sich in einem normalen Modus, in dem die Ausgangsspannungen U2 und U3 über die Steuerschleife geregelt werden. Wenn der Ausgang 19 ein "Low"-Signal liefert, wird die Steuerschleife an ein Low-Potential angekoppelt und das Schaltnetzteil deshalb gesperrt.
Eine Schaltung zum Ankoppeln eines Ausgangs eines Mikroprozessors an eine Steuerschleife eines Schaltnetzteils wird ausführlicher in US 6,434,030 gezeigt und erläutert. In dieser Schrift erzeugt der Mikroprozessor insbesondere einen Burst-Modus-Betrieb im Standby-Modus des Schaltnetzteils. In diesem Betriebsmodus können die Standby-Verluste des Schaltnetzteils sehr gering gehalten werden.
Gemäß der Erfindung wird der Ausgang 19 außerdem zur Bereitstellung einer Entmagnetisierung einer Bildröhre, wie zum Beispiel für eine Bildröhre eines Fernsehapparats oder eines Computermonitors, an eine Entmagnetisierungsschaltung angekoppelt. Die Anordnung umfaßt deshalb ein Logikgatter 23, zum Beispiel ein AND-Gatter, an dessen Eingänge eine Betriebsspannung U4 und ein Ausgang 19 des Mikroprozessors 16 angekoppelt werden. Der Ausgang 19 des Mikroprozessors 16 ist insbesondere ein einziger Anschluß zur Bereitstellung eines Signals Uc, das die Informationen zur Steuerung des Low-Power-Modus sowie zur Steuerung der Entmagnetisierungsschaltung enthält.
Die Funktionsweise der Entmagnetisierungsschaltung ist in 2 ausführlicher gezeigt. Das Signal Uc aus dem Ausgang 19 wird auch an eine Burst-Schaltung 21, zum Beispiel den Optokoppler 13 der Steuerschleife eines Schaltnetzteils (siehe 1) angekoppelt, und wird über ein Logikgatter 23 zum Filtern des Signals aus dem Ausgang 19 mit einem Power-On-Anzeigesignal an eine Entmagnetisierungsschaltung 22 angekoppelt. Das Gatter 23 stellt eine AND-Operation bereit und das Power-On-Anzeigesignal ist zum Beispiel eine Versorgungsspannung U4, die nur im normalen Modus des Schaltnetzteils vorliegt, um das Signal aus dem Ausgang 19 nur im normalen Modus zu der Entmagnetisierungsschaltung 22 durchzulassen. Das Logikgatter 23 ist insbesondere wie in 4 gezeigt ein AND-Gatter.
3 zeigt das Signal Uc aus dem Ausgang 19 zur Steuerung der Burst-Schaltung 21 und der Entmagnetisierungsschaltung 22 ausführlicher. In einem ersten Zeitintervall T1 – T2 befindet sich das Netzteil in einem Low-Power-Standby-Burst-Modus, der durch das Steuersignal Uc gesteuert wird. Bei dieser Ausführungsform ist, wenn das Steuersignal Uc auf "High" liegt, das Schaltnetzteil ausgeschaltet, und wenn Uc "Low" ist, wird das Schaltnetzteil betrieben und durch die Ausgangsspannung U3 geregelt. Zur Erzeugung des Burst-Modus während des Zeitintervalls T1 – T2 ist das Steuersignal Uc ein periodisches Rechtecksignal mit kurzen Zeitperioden, in denen die Spannung Uc "Low" ist. Für einen niedrigen Stromverbrauch des Schaltnetzteils liegt das Impulsbreitenverhältnis nahe bei 1. Bevorzugte Werte sind zum Beispiel ein Impulsbreitenverhältnis mit "High" = 95% und "Low" = 5%.
Die beschriebene Schaltungsanordnung ist zum Beispiel in einem Fernsehapparat angeordnet. Zum Zeitpunkt T2 schaltet ein Benutzer den Fernsehapparat ein und das Schaltnetzteil schaltet deshalb in den normalen Modus, um allen Schaltungen des Fernsehapparats Betriebsspannungen zuzuführen. Das Signal Uc aus dem Ausgang 19 wird dann für ein Zeitintervall T2 – T3 "High" gehalten, um eine Entmagnetisierung der Bildröhre des Fernsehapparats bereitzustellen. Das Intervall T2 – T3 hat insbesondere eine Dauer von etwa 0,5 s bis 3 s, zum Beispiel 1,5 s. Weil nach dem Zeitpunkt T2 bereits ein Power-On-Anzeigesignal an dem zweiten Eingang des Gatters 23 vorliegt, liegt der Ausgang des Gatters 23 auf high, um die Entmagnetisierungsschaltung 22 freizugeben. Eine Entmagnetisierungsschaltung für eine Bildröhre ist zum Beispiel aus DE-A-3830931 bekannt.
Nach dem Zeitpunkt T3 schaltet sich das Signal Uc auf "Low"; um die Entmagnetisierungsschaltung 22 zu sperren. Dies ist während des Normalbetriebs eines Fernsehapparats ein bevorzugter Modus, weil die Stromaufnahme der Entmagnetisierungsschaltung 22 dann 0 ist. Nach dem Zeitpunkt T3 beginnt die Ablenkung des Fernsehapparats und das Bild erscheint auf der Bildröhre.
4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform zum Ankoppeln des Ausgangs 19 des Mikroprozessors an eine Entmagnetisierungsschaltung 22. Die Entmagnetisierungsschaltung 22 umfaßt ein Relais 25, über das die (nicht gezeigten) Entmagnetisierungsspulen der Entmagnetisierungsschaltung 22 betrieben werden. Das Steuersignal Uc und das Power-On-Anzeigesignal U4 werden an ein AND-Gatter 24 angelegt. Das AND-Gatter 24 und das Relais 25 werden mit einer Betriebsspannung U5 versorgt, die während des normalen Modus und auch im Standby-Modus vorliegt. Wie erläutert, liegen während des Zeitintervalls T2 – T3 beide Eingänge des AND-Gatters 24 auf "High", und der Ausgang des AND-Gatters 25 liegt ebenfalls auf "High", wodurch ein Transistor T2, der den Betrieb des Relais 25 steuert, durchgeschaltet wird.
Das Power-On-Anzeigesignal U4 kann ein beliebiges Signal sein, das während eines Low-Power-Standby-Modus "Low" und während eines normalen Modus "High" ist. Mit dem Signal U4 ist es deshalb möglich, die Entmagnetisierungsschaltung 25 während des Low-Power-Modus zu sperren, was besonders wichtig ist, wenn ein Low-Power-Burst-Modus verwendet wird, weil während des Zeitintervalls T1 – T2 die Entmagnetisierungsschaltung durch das Rechtecksignal Uc betrieben werden würde. Das Relais 25 würde sich dann mit einer relativ hohen Frequenz ein- und ausschalten, wodurch sich das Relais 25 abnutzen würde und was zu zusätzlichen Energieverlusten im Standby-Modus führen würde.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die mit Bezug auf die Figuren gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und für Fachleute sind verschiedene Modifikationen möglich, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel ist die Erfindung für alle Geräte verwendbar, die eine Entmagnetisierungsschaltung verwenden. Als die "High"-Signale können auch beliebige andere logische "Freigabe"-Signale verwendet werden. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform wird durch den Transformator Tr und den Optokoppler 13 Netzisolation bereitgestellt. Es sind auch andere Ausführungsformen ohne Netzisolation, zum Beispiel batteriebetriebene Einrichtungen, möglich.

Claims

Anordnung mit einem Mikroprozessor (16), einer Entmagnetisierungsschaltung (22) und einem Schaltnetzteil mit einem normalen Modus und einem Low-Power-Modus, wobei der Mikroprozessor (16) über denselben Ausgang (19) an die Entmagnetisierungsschaltung (22) und an das Schaltnetzteil angekoppelt ist, um den Low-Power-Modus und die Entmagnetisierungsschaltung (22) über ein Steuersignal (Uc) zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung ferner eine logische AND-Verknüpfung (23, 24) umfaßt, an deren Eingänge das Steuersignal (Uc) aus dem Mikroprozessor (16) und ein Power-On-Anzeigesignal (U4) angekoppelt werden, um die Entmagnetisierungsschaltung (22) zu steuern, wobei das Power-On-Anzeigesignal (U4) nur in dem normalen Modus des Schaltnetzteils vorliegt, um das Steuersignal (Uc) abhängig von dem Power-On-Anzeigesignal (U4) an die Entmagnetisierungsschaltung (22) anzukoppeln, und das Steuersignal (Uc) im Low-Power-Modus ein Rechtecksignal zur Bereitstellung eines Burst-Modus-Betriebs des Schaltnetzteils ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor einen einzigen Anschluß (19) zur Steuerung des Low-Power-Modus und auch der Entmagnetisierungsschaltung (22) umfaßt.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (Uc) aus dem Mikroprozessor (16) und das Power-On-Anzeigesignal (U4) über ein AND-Gatter verknüpft werden, um die Entmagnetisierungsschaltung (22) zu steuern.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Power-On-Anzeigesignal (U4) eine Versorgungsspannung ist, die nur während des normalen Modus durch das Schaltnetzteil bereitgestellt wird.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastverhältnis des Rechtecksignals des Steuersignals (Uc) im Low-Power-Modus die Schaltzyklen des Schaltnetzteils definiert.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (Uc) aus dem Mikroprozessor (16) zur Steuerung der Entmagnetisierungsschaltung (22) für eine Zeit "Freigabe" ist, die ausreicht, um eine Entmagnetisierung einer Bildröhre bereitzustellen, wenn das Schaltnetzteil in den normalen Modus geschaltet wird.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das "Freigabe"-Signal für die Entmagnetisierungsschaltung (22) eine Dauer von 0,5 bis 3 s aufweist und nach der Entmagnetisierungsphase auf "Low" geschaltet wird.
Anzeigeeinheit mit einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.