JP2004343708A - マイクロプロセッサと減磁回路と通常モード及び低電力モードを有するスイッチモード電源とを包含する装置及び表示ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性のある低電力モード、殊に低電力バーストモードを有し、また回路の複雑性が低減されている装置及びそれぞれの表示ユニットを提供する。
【解決手段】低電力モード及び減磁回路を制御するためのマイクロプロセッサからの信号が出力側を介して減磁回路及びスイッチモード電源に供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロプロセッサと減磁回路と通常モード及び低電力モードを有するスイッチモード電源とを包含する装置及び表示ユニットに関する。低電力モードは殊にマイクロプロセッサによって制御されるバーストモードである。この種のタイプの装置は例えばテレビジョン受像機及びコンピュータモニタのような表示ユニットに使用される。

スイッチモード電源は一般的にスタンバイモードと低電力モードとを有する消費者電化製品において使用される。このスタンバイモードでは機器の本質的な回路はスイッチオフされており、僅かな回路、例えばマイクロプロセッサ及びリモートコントローラ受信器のみが動作している。スタンバイモードにおける電力消費を可能な限り低く抑えるために、低電力モードにおいていわゆるバーストモードが使用されることが公知であり、このバーストモードにおいてはスイッチングトランジスタが所定の時間間隔にわたって規則的にターンオフされる。

例えば、スイッチモード電源は１００Ｈｚの周波数でスイッチオン及びスイッチオフされ、そこで短時間のオンフェーズ中にスイッチングトランジスタは２０ｋＨｚのスイッチング周波数で動作し、スイッチングトランジスタの一次側から二次側へとエネルギが伝達される。オンフェーズとオフフェーズの比率によって、電源の出力を制御することができる。オンフェーズの間はスイッチングトランジスタのためのスイッチングパラメータを安全範囲内に維持することができる。バーストモードを備えたスイッチモード電源は例えばＥＰ−Ａ−０ ３８６ ９８９及びＤＥ−Ａ−１９５ １８ ８６３から公知である。

ＵＳ ６，４３４，０３０には低電力バーストモードがマイクロプロセッサによって制御されるスイッチモード電源を備えた回路装置が記載されている。マクロプロセッサの出力側はスイッチモード電源の制御ループと接続されており、装置がスタンバイモードに切り替わるとマイクロプロセッサは所定のデューティ率を有する矩形波信号を制御ループに供給する。マイクロプロセッサからのオフ信号でもって電源は制御ループを介して使用不能にされ、またオン信号でもって電源は短時間のオンフェーズの間使用可能にされる。このオンフェーズ中はスイッチモード電源のスイッチングトランジスタは規則的なスイッチング周波数で動作する。

表示手段としての陰極線管（ＣＲＴ）を有するテレビジョン受像機及びコンピュータモニタは通常、例えば機器がスイッチオンされると規則的な間隔をおいて受像管を減磁させるための減磁回路を包含する。デガウジング（degaussing）としても知られている減磁に関して約１．５秒の時間周期が使用され、この時間周期中に磁場が公知のようにして受像管に供給される。一般的にテレビジョン受像機における減磁回路はマイクロプロセッサとは独立して動作しているが、マイクロプロセッサによって制御される減磁回路もまた公知である。
ＥＰ−Ａ−０ ３８６ ９８９ ＤＥ−Ａ−１９５ １８ ８６３ ＵＳ ６，４３４，０３０

本発明の課題は、上述したような信頼性のある低電力モード、殊に低電力バーストモードを有し、また回路の複雑性が低減されている装置及びそれぞれの表示ユニットを提供することである。

この課題は、装置に関しては低電力モード及び減磁回路を制御するためのマイクロプロセッサからの信号が出力側を介して減磁回路及びスイッチモード電源に供給されることによって解決される。またマイクロプロセッサは低電力モード並びに減磁回路を制御する単一ピンを包含することによって解決される。表示ユニットに関しては、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置を包含することによって解決される。

本発明によれば、装置はマイクロプロセッサと、減磁回路と、通常モード及び低電力モードにおいて動作するスイッチモード電源とを包含する。マイクロプロセッサは出力側を介して低電力モードを制御するためにスイッチモード電源と接続されており、またそれぞれの動作を制御するために減磁回路と接続されている。マイクロプロセッサの出力側は殊に単一ピンとして構成されており、信号をスイッチモード電源及び減磁回路へと同一の線路を介して供給する。

本発明者は、それぞれの制御信号は同時には生じないので、低電力モードの制御並びに減磁回路の制御に関してマイクロプロセッサの出力ピンは１つで十分であることが分かった。考慮すべき要件は１つだけである。すなわち、低電力モードに関する信号は低電力モードの間は減磁回路に供給すべきでないということである。この要件は有利な実施形態においては、電力オン指示信号でもって減磁回路に供給される信号が制御されることによって達成され、この電力オン指示信号によってマイクロプロセッサからの信号が低電力モードの間の減磁回路へと供給されることは阻止され、マイクロプロセッサからの信号が通常モードの間に減磁回路へと供給されることが可能となる。このことは例えばＡＮＤゲートを介して実施することができ、このＡＮＤゲートの入力側にはマイクロプロセッサからの信号及び電力オン指示信号が供給される。電力オン指示信号は例えば供給電圧で良く、この供給電圧はオンモードの間にスイッチモード電源によって供給され、低電力モードの間はスイッチオフされる。

本発明を以下では詳細に図面に関連させて説明する。

図１に示されているスイッチモード電源はフライバックコンバータ原理に基づき動作し、主電圧ＵＶと接続された入力側を有し、この主電圧ＵＶは整流器Ｇ１及びコンデンサ３によって平滑化された直流電圧Ｕ１に変換される。スイッチモード電源には電圧Ｕ１が供給され、スイッチングトランジスタＴ１と直列接続されている一次巻線Ｗ１を備えた変圧器Ｔｒを包含する。この実施形態ではスイッチングトランジスタＴ１の駆動段として集積回路７が使用されているが、フリーランニング及び同期の形式で動作する別個のトランジスタ段を用いる別の解決手段も考えられる。

電圧Ｕ１と接続されている抵抗８は、スイッチモード電源の始動を可能にするために使用される。動作中スイッチモード電源自体には補助的な巻線Ｗ４、ダイオード１２、コンデンサ９、抵抗１０を用いて電圧が供給される。スイッチングトランジスタＴ１は、例えば通常１６ｋＨｚよりも高い周波数の矩形波信号６を使用する集積回路７でもって動作する。

スイッチモード電源は、出力電圧Ｕ２及びＵ３を生成するために変圧器Ｔｒの二次巻線Ｗ２及びＷ３を使用し、この出力電圧Ｕ２及びＵ３は整流器Ｇ２、Ｇ３及びコンデンサ１７、１８によって平滑化される。出力電圧Ｕ２及びＵ３は制御ループによって安定化されている。制御ループはこの実施形態においては出力電圧Ｕ３と接続されている。この実施形態では制御ループは抵抗１４及び光結合器１３によって簡略化された形態で表されており、フィードバック信号を集積回路７の制御入力側１に伝送する。

制御ループにはマイクロプロセッサ１６の出力側１９が簡略化された形態で抵抗１５を介して接続されている。マイクロプロセッサ１６は殊にディジタル信号、例えばＣＭＯＳ信号を使用し、出力側１９を介してスイッチモード電源のバーストモード及び通常モードを開始する。例えば出力側１９が「ハイ」であれば、制御ループは使用可能であって、スイッチモード電源は通常モードにあり、この通常モードでは出力電圧Ｕ２及びＵ３は制御ループを介して制御される。出力側１９が「ロウ」信号を供給する場合には制御ループは低い電位と接続され、したがってスイッチモード電源は使用不能となる。

マイクロプロセッサの出力側をスイッチモード電源の制御ループと接続するための回路がＵＳ ６，４３４，０３０により詳細に図示及び説明されている。この参考文献においては、マイクロプロセッサは殊にスイッチモード電源のスタンバイ状態においてバーストモード動作を発生させる。この動作モードにおいてはスイッチモード電源のスタンバイロスは非常に低く抑えられている。

本発明によれば出力側１９は受像管、例えばテレビジョン受像機またはコンピュータモニタの受像管を減磁させるための減磁回路と接続されている。したがって装置は論理ゲート２３、例えばＡＮＤゲートを包含し、この論理ゲート２３の入力側には動作電圧Ｕ４及びマイクロプロセッサ１６の出力側１９が接続されている。マイクロプロセッサ１６の出力側１９は殊に信号Ｕｃを供給する単一ピンである。この信号Ｕｃは低電力モードの制御並びに減磁回路の制御に関する情報を包含する。

減磁回路の動作が図２により詳細に示されている。出力側１９からの信号Ｕｃはバースト回路２１、例えば図１に示されているようなスイッチモード電源における制御ループの光結合器１３に供給されており、また論理ゲート２３を介して減磁回路２２に供給されている。この論理ゲート２３は電力オン指示信号Ｕ４を用いて出力側１９からの信号をフィルタリングする。論理ゲート２３はＡＮＤ動作を実行し、電力オン指示信号は例えばスイッチモード電源の通常モード時にのみ存在する供給電圧Ｕ４であり、出力側１９からの信号を通常モード時にのみ減磁回路２２へと通過させることができる。論理ゲート２３は殊にＡＮＤゲートであり、これは図４に示されている。

図３は、バースト回路２１及び減磁回路２２を制御する出力側１９からの信号Ｕｃをより詳細に示したものである。第１の時間間隔Ｔ１からＴ２においてスイッチモード電源は、制御信号Ｕｃによって制御されている低電力スタンバイバーストモードにある。この実施形態においては、制御信号Ｕｃが「ハイ」のときスイッチモード電源はオフであり、制御信号Ｕｃが「ロウ」のときスイッチモード電源は動作しており、出力電圧Ｕ３によって調整されている。時間間隔Ｔ１からＴ２の間においてバーストモードを発生させるために、制御信号Ｕｃはこの制御信号Ｕｃの電圧が「ロウ」である短い時間周期を有する周期的な矩形波信号である。

パルス幅比はスイッチモード電源の電力消費を低くするために１に近い。有利な値は例えば「ハイ」＝９５％及び「ロウ」＝５％のパルス幅比である。

既述の回路装置は例えばテレビジョン受像機内に設けられている。Ｔ２の時点においてユーザはテレビジョン受像機のスイッチをオンにし、したがってスイッチモード電源はテレビジョン受像機の全ての回路に動作電圧を供給するために通常モードに切り替わる。出力側１９からの信号Ｕｃは時間間隔Ｔ２からＴ３の間は「ハイ」に維持され、テレビジョン受像機の受像管の減磁を行う。時間間隔Ｔ２からＴ３は殊に０．５秒から３秒、例えば１．５秒の持続時間を有する。時間Ｔ２以降では既に電力オン指示信号がゲート２３の第２の入力側に生じているので、ゲート２３の出力側は減磁回路２２を使用可能にするためにハイである。受像管のための減磁回路は例えばＤＥ−Ａ−３８３０９３１から公知である。

時間Ｔ３以降では信号Ｕｃは減磁回路２２を使用不能にするために「ロウ」に切り替えられる。このことはテレビジョン受像機の通常動作の間は有利なモードである。つまりこの場合減磁回路２２の電力消費は０だからである。時間Ｔ３以降ではテレビジョン受像機の偏向が開始されており、画像が受像管に生じる。

マイクロプロセッサの出力側１９と減磁回路２２との接続に関する有利な実施形態が図４に示されている。減磁回路２２はリレー２５を包含し、このリレー２５を介して減磁回路２２の減磁コイル（図示せず）が動作する。制御信号Ｕｃ及び電力オン指示信号Ｕ４はＡＮＤゲート２４に供給される。ＡＮＤゲート２４及びリレー２５には動作電圧Ｕ５が供給され、この動作電圧Ｕ５は通常モードにおいてもスタンバイモードにおいても存在する。上述したように、時間間隔Ｔ２からＴ３の間ではＡＮＤゲート２４の２つの入力側は「ハイ」であり、またＡＮＤゲート２４の出力側もまた「ハイ」である。したがってリレー２５の動作を制御するトランジスタＴ２によって切り替えが行われる。

電力オン指示信号Ｕ４は、低電力スタンバイモードの間は「ロウ」であり、通常モードの間は「ハイ」である信号であれば良い。したがって信号Ｕ４を用いて低電力モードの間に減磁回路２５を使用不能にすることが可能である。このことは殊に低電力バーストモードが使用される場合には重要であり、何故ならば時間間隔Ｔ１からＴ２の間では減磁回路は矩形波信号Ｕｃによって動作されるからである。この場合リレー２５は比較的高い周波数でスイッチオン及びスイッチオフされるので、このことはリレー２５を磨耗させ、スタンバイモードにおける付加的な電力損失に繋がる可能性がある。

本発明は図面に関連させて表しまた説明した実施形態に制限されるものではなく、当業者であれば本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることが分かる。例えば本発明を、減磁回路を包含する全ての機器に使用することができる。「ハイ」信号として他の論理「イネーブル」信号を使用することもできる。図１に示されている実施形態では、幹線分離は変圧器Ｔｒ及び光結合器１３によって行われている。幹線分離を有さない他の実施形態、例えばバッテリ電源装置もまた可能である。

マイクロプロセッサの出力側と接続されているスイッチモード電源である。 スイッチモード電源及び減磁回路を制御するための回路である。 表示ユニットの動作モードを示すタイミング図である。 減磁回路を動作させるための回路である。

符号の説明

１ 制御入力側、 ３ コンデンサ、 ６ 矩形波信号、 ７ 集積回路、 ８ 抵抗、 ９ コンデンサ、 １０ 抵抗、 １２ ダイオード、 １３ 光結合器、 １４ 抵抗、 １５ 抵抗、 １６ マイクロプロセッサ、 １７ コンデンサ、 １８ コンデンサ、 １９ 出力側、 ２２ 減磁回路、 ２３ 論理ゲート、 ２５ リレー

Claims (10)

1. マイクロプロセッサ（１６）と、減磁回路（２２）と、通常モード及び低電力モードを有するスイッチモード電源とを包含する装置であって、
   前記マイクロプロセッサ（１６）は前記スイッチモード電源と接続されている装置において、
   前記低電力モード及び前記減磁回路（２２）を制御するための前記マイクロプロセッサ（１６）からの信号（Ｕｃ）が出力側（１９）を介して前記減磁回路（２２）及び前記スイッチモード電源に供給されることを特徴とする、マイクロプロセッサと、減磁回路と、通常モード及び低電力モードを有するスイッチモード電源とを包含する装置。
2. 前記マイクロプロセッサは前記低電力モード並びに前記減磁回路（２２）を制御するための単一ピン（１９）を包含する、請求項１記載の装置。
3. 前記スイッチモード電源が通常モードにある場合のみ電力オン指示信号（Ｕ４）を供給し、前記マイクロプロセッサ（１６）からの前記制御信号（Ｕｃ）は該電力オン指示信号（Ｕ４）に依存して前記減磁回路（２２）に供給される、請求項１または２記載の装置。
4. 前記マイクロプロセッサ（１６）からの前記制御信号（Ｕｃ）と電力オン指示信号（Ｕ４）とは減磁回路（２２）を制御するために論理ＡＮＤ結合素子を介して結合される、請求項１、２また３記載の装置。
5. 前記電力オン指示信号（Ｕ４）は前記通常モードの間にのみ前記スイッチモード電源によって供給される供給電圧である、請求項３または４記載の装置。
6. 前記マイクロプロセッサ（１６）からの前記制御信号（Ｕｃ）は低電力モードにおいてバーストモードを提供するための矩形波信号であり、該矩形波信号のデューティ率は前記スイッチモード電源の切り替え周期を規定する、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 前記減磁回路（２２）を制御するための前記マイクロプロセッサ（１６）からの制御信号（Ｕｃ）は、前記スイッチモード電源が通常モードに切り替えられたときに受像管を減磁させるには十分な時間にわたる「イネーブル」信号である、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 前記減磁回路（２２）に対する「イネーブル」信号は０．５秒から３秒の持続時間を有し、減磁段階以降では「ロウ」に切り替えられる、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. マイクロプロセッサ（１６）と、減磁回路（２２）と、通常モード及び低電力モードを有するスイッチモード電源とを包含する装置であって、
   前記マイクロプロセッサ（１６）が前記スイッチモード電源と接続されている装置において、
   前記マイクロプロセッサは前記低電力モード並びに減磁回路（２２）を制御する単一ピン（１９）を包含することを特徴する、マイクロプロセッサと、減磁回路と、通常モード及び低電力モードを有するスイッチモード電源とを包含する装置。
10. 表示ユニットにおいて、
    前記請求項１から９までのいずれか１項記載の装置を包含することを特徴とする、表示ユニット。

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