TWI382685B

TWI382685B - 用於顯示器設備之電力監測及控制裝置

Info

Publication number: TWI382685B
Application number: TW096143007A
Authority: TW
Inventors: Yasunori Kuroda
Original assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2013-01-11
Also published as: CN101211551B; TW200828837A; US20080158216A1; JP4885706B2; JP2008165012A; CN101211551A; KR100910419B1; US8350837B2; KR20080063065A

Description

用於顯示器設備之電力監測及控制裝置

發明領域

本發明係有關於用於顯示器設備的電力監測與控制裝置，更特別地，係有關於一種用於顯示器設備的電監測與控制裝置，其是當該顯示器設備與一個資訊處理設備是經由DVI界面連接時藉由偵測供應到該顯示器設備之電力方面的故障來保護一電源供應器電路。

發明背景

目前，數位DVI(數位視訊界面)是除了類比RGB界面之外，被用來作為一個用於把一個像是LCD(於此後亦稱為監視器)般之顯示器設備與一個像是個人電腦(於此後亦稱為PC)般之資訊處理設備連接的界面。

在DVI中，主要地，三個標準訊號(一個TMDS訊號和一個時鐘、一個DDC訊號和一個時鐘、及一個熱插拔訊號)被傳輸。在這些訊號當中，TMDS訊號及其之時鐘是由PC端的供應電壓(＋3.3 V)產生，而其之阻抗匹配監視器端之供應電壓的阻抗。藉著該TMDS訊號及其之時鐘，視頻訊號是以高速傳輸。

第6圖顯示一個與習知顯示器設備之電力監測有關之部份的電路方塊圖。

在該圖式中，一個與一個在監視器10與PC 20之間之DVI 30相關之部份的必要結構被描繪。該監視器10主要包括一個連接到商用電源(AC 100VA)40的電力插頭4、一個把從電力插頭4輸入之交流電壓100 V轉換成直流電壓的AC/DC轉變單元1、一個把＋3.3 V供應到接收器3的REG 2、及該接收一組TMDS訊號的接收器3。

該是為在監視器10與PC 20之間之界面的DVI主要包括一個用於傳輸TMDS訊號的群組、一個用於傳輸DDC訊號的群組、及一個熱插拔(HPG)訊號。

TMDS(傳輸最小化差分訊號)的群組包括一個視頻訊號和一個時鐘訊號，而且是從PC 20的訊號傳輸單元21傳輸到接收器3。

DDC(顯示器資料頻道)的群組包括一個DDC資料訊號和一個＋5 V的直流訊號(DDC ＋5 V)，而且是從PC 20的DDC傳輸單元22傳輸到監視器10。

該熱插拔(HPG)訊號是為一個在監視器之電力是開啟時致使界面纜線之插入與插出的訊號，而且是與DDC ＋5 V一起從監視器10傳輸到該PC 20的熱插拔偵測單元23。

從訊號傳輸單元21傳輸出來的TMDS訊號是由在PC 20端的供應電壓(＋3.3 V)產生，而且其之阻抗匹配被供應到監視器10端之接收器3之＋3.3 V之供應電壓的阻抗。

此外，監視器10是設置有一個用於從DDC ＋5 V訊號產生熱插拔(HPG)訊號的電路方塊。這電路方塊包括電晶體(T1和T2)及一組電阻(R1至R5)。

當DDC ＋5 V是從PC 20供應到監視器10端俾供應監視器10端的供應電壓＋3.3 V時，該熱插拔HPG訊號是經由電阻R3處於一個在＋5 V的HIGH狀態。該熱插拔偵測單元23在偵測該HPG訊號是為HIGH時決定該監視器是處於電力供應狀態。

另一方面，如果監視器10的電力插頭4在監視器10與PC 20皆處於電力供應狀態時是未插入的話，供應到監視器之REG 2與接收器3之＋5 V和＋3.3 V的電壓停止並且降低到0 V。在這情況中，由於＋3.3 V的電壓仍正施加到PC 20端的訊號傳輸單元21，一個電位差是產生於在PC端的訊號傳輸單元21與在監視器端的接收器3之間。

因此，一個超過額定電流的不正常電流經由DVI 30從PC 20的訊號傳輸單元21流到監視器10的接收器3。因為這個不正常電流，構成像是接收器3或者訊號傳輸單元21般之電路元件被毀壞的情況是出現(見日本未審查專利公告第2003－209920號案，例如)。

根據習知顯示器設備的電力監測，為了減低超過額定電流之不正常電流的流動，訊號傳輸單元21的阻抗是利用該熱插拔HPG訊號來控制。該PC 20的界面控制單元24是為一個響應於該熱插拔HPG訊號來控制該訊號傳輸單元21之阻抗的部份。

當監視器10端之＋3.3 V的供應電壓正被供應時，該熱插拔偵測單元23偵測該HPG訊號是處於該HIGH狀態，該界面控制單元24允許該訊號傳輸單元21傳輸一個顯示訊號。

另一方面，當監視器10的電力插頭4未插入且監視器端之＋3.3 V的電壓未被供應時，該電晶體T2被關閉而該HPG訊號變成LOW。

當該熱插拔偵測單元23偵測該HPG訊號變成LOW時，該界面控制單元24控制以致於連接到訊號傳輸單元21的DVI 30變成高阻抗。

藉著控制以致於不正常電流不從PC 20流到監視器10，是打算保護該接收器的設備。

然而，當該TMDS訊號僅依據HPG訊號之狀態從HIGH到LOW的改變來變成高阻抗時，在訊號傳輸單元21與接收器3之間依然有電位差，而接收器3之偵測電壓的設定因為像是遲滯與電晶體T2之基極電壓的臨界值而是困難的。

此外，為了避免在設定上之如此的困難，它是通常被設計以致於縱使電源按鈕被壓下來執行電源關閉運作，監視器10端之＋3.3 V之電力的供應是照原狀被保持。換句話說，因為監視器10端之＋3.3 V的電力供應即使在使用者執行電源關閉運作時是被維持，電力縱使在非使用時是被消耗，而因此不符合資源保護的趨勢。

另一方面，符合資源保護之需求的最有效方式是為當執行電源關閉運作時停止監視器端之＋3.3 V的電力供應。此外，為了保護像是接收器般的設備，是必須減低如以上所述之不正常電流緊在＋3.3 V之供應被停止之後到監視器的流動。

發明概要

本發明之裝置是為一種用於顯示器設備之電力監測與控制裝置，其能夠在到達該顯示器設備之電力供應被停止時保護該顯示器設備和一個位於一資訊處理設備之界面部份的設備，以及能夠減低該顯示器設備的電力消耗俾實現資源保護。

本發明提供一種用於顯示器設備的電力監測與控制裝置，該裝置包括：一個從一資訊處理設備接收顯示訊號的訊號接收單元；一個把交流電力轉換成直流電力的電力轉換單元；一個依據該直流電力來產生一個希望之直流電壓的電壓控制單元；一個監測在兩種由該電壓控制單元所產生之電壓上面之改變，並且偵測一個因在該電壓控制單元之兩端之該兩種電壓之間之電位差而起之不正常電流流動的電流偵測單元；及一個接收從該資訊處理設備供應出來之固定電壓之控制訊號，並且依據由該電流偵測單元所偵測之不正常電流與該控制訊號來把一個HPG訊號傳輸到該資訊處理設備HPG控制單元，其中，該HPG訊號是為一個標示該直流電力電壓之供應狀態的訊號。

據此，要防止電路元件在直流電壓被停止時因不正常電流從資訊處理設備流入而被毀壞是有可能的，而且特別地保護一個訊號接收單元的電路元件。

圖式簡單說明

第1圖是為一個顯示本發明之電力監測與控制裝置之結構的方塊圖；第2圖是為一個顯示本發明之例子1之結構的方塊圖；第3圖是為一個顯示本發明之例子2之結構的方塊圖；第4圖是為在本發明之例子1中之電力監測與控制的時序圖；第5圖是為在本發明之例子2中之電力監測與控制的時序圖；及第6圖是為習知電力監測與控制的部份電路方塊圖。

較佳實施例之詳細說明

在本發明中，當該電流偵測單元偵測該不正常電流時，該HPG控制單元傳輸一個第一HPG訊號。該第一HPG訊號是為一個標示直流電力電壓之供應被停止的訊號。當該電流偵測單元偵測無不正常電流時，該HPG控制單元傳輸一個標示該直流電力電壓被供應的第二HPG訊號。

在本發明中，該不正常電流為一個在顯示訊號之正常傳輸狀態下不流動，且對預期之顯示訊號之傳輸無貢獻。在稍後所述的例子中，該不正常電流相當於在第2圖中所示的電流I1。

此外，在電壓控制單元中產生的兩種電壓在後面的例子中指定為＋5 V和＋3.3 V。

0 V的直流訊號會被用作該第一HPG訊號，而＋5 V的直流訊號會被用作該第二HPG訊號。

在本發明中，當該第一HPG訊號被傳輸到該資訊處理設備時，由該資訊處理設備所作用的控制防止該不正常電流流到該訊號接收單元內。

此外，本發明提供該電力監測與控制裝置，更包括：一個控制該直流電壓到該電壓控制單元之供應的開關；及一個控制一開關之開啟與關閉的開關控制單元，其中，當該開關由該開關控制單元控制來被打開時，該HPG控制單元把該HPG訊號傳輸到該資訊處理設備。該HPG訊號是為一個標示直流電力電壓之供應被停止的訊號。

一個FET開關會被用作該開關。

一個光耦合器會被用作該電流偵測單元。

該顯示訊號、該控制訊號、和該HPG訊號是經由一條把該顯示器設備與該資訊處理設備連接的DVI纜線來被傳輸。

此外，DDC ＋5 V的控制訊號被使用。

後面是配合該等圖式來描述本發明的實施例。應要注意的是，後面描述的例子不打算限制本發明。

電力監測與控制裝置的結構第1圖顯示一個描繪本發明之一個例子之電力監測與控制裝置之結構的方塊圖。

第1圖主要描繪一個與一顯示器設備之電力之監測與控制相關的部份，一個顯示器設備(監視器)10和一個資訊處理設備(PC)20是在該部份處連接。

在本發明中，該電力監測與控制裝置是被併合在該顯示器設備(監視器)10內。此外，該顯示器裝置(監視器)10和該資訊處理設備(PC)20是依據DVI標準由DVI纜線連接。透過這DVI纜線，顯示訊號(TMDS訊號)、控制訊號(DDC訊號，DDC ＋5 V)、及HPG訊號被傳輸。

該監視器10是經由電力插頭4來連接到商用電力源(AC 100V)40。

要被輸入的AC 100V交流電力電壓是在電力轉換單元1被轉換成直流電力，而且DC ＋5 V，例如，被產生。

此外，一個電壓控制單元(REG)2產生DC ＋3.3 V。

一個訊號接收單元(接收器)3是為一個用於接收經由DVI 30從PC 20端傳輸之TMDS群組的訊號。

一個電流偵測單元5是為一個用於在DC ＋5 V或者DC ＋3.3 V的供應停止時偵測從接收器3端流到電力轉換單元1之不正常電流的部份。例如，一個稍後作描述的光耦合器相當於這個部份。

一個HPG控制單元6接收一個經由DVI 30從PC 20傳輸出來的DDC ＋5 V訊號作為控制訊號。該HPG控制單元6是為一個用於依據該訊號(DDC ＋5 V)與一個從該電流偵測單元5供應的偵測訊號來控制該熱插拔(HPG)訊號的部份。例如，當無不正常電流被該電流偵測單元5偵測時，該HPG訊號被視為處於HIGH狀態，且被傳輸到該PC 20。

HPG訊號處於HIGH狀態的事實標示該監視器10是如常被供應有直流電壓。處於HIGH狀態的HPG訊號相當於一個第二HPG訊號，而且是，例如，一個＋5 V的直流訊號。

此外，當該不正常電流被電流偵測單元5偵測時，該HPG訊號被視為處於LOW狀態，並且被傳輸到PC 20。當該HPG訊號處於LOW狀態時，藉著PC 20端的界面控制單元24，訊號傳輸單元21之來自DVI 30的一個輸出部份變成高阻抗。該HPG訊號處於LOW狀態的事實標示監視器10側之直流電力電壓的供應被停止或者並非處於正常供應狀態。處於LOW狀態的HPG訊號相當於一個第一HPG訊號，而且是，例如，一個0 V的直流訊號。

經由DVI 30流動的訊號(TMDS,DDC,和HPG)及PC 20端的結構是與在第6圖中所示的習知結構方塊相同。

如在以上所述之第1圖中所示，根據本發明，電流偵測單元5是設置在監視器10端，而且熱插拔HPG訊號的”HIGH”與”LOW”狀態除了DDC ＋5 V之外是依據從電流偵測單元5輸出的偵測訊號來控制。

藉以上的結構，當監視器10端的直流電力(＋5 V和＋3.3 V)被降低時要快速地偵測不正常電流是有可能的。此外，藉由傳輸到PC 20，監視器端的直流電力被降低或者停止，PC 20端的訊號傳輸單元21變成高阻抗俾保護訊號傳輸單元21與接收器3的電路設備。

本發明的例子1第2圖描繪一個顯示本發明之例子1之結構的方塊圖。

在第2圖中，AC/DC 1是為一個AC－DC轉換器，而且相當於把AC電力轉換成DC電力的電力轉換單元1。REG 2相當於電壓控制單元2，而接收器3相當於訊號接收單元3。

此外，光耦合器5相當於電流偵測單元5而且偵測從在第2圖中之點L2流到點L1的不正常電流I1。光耦合器5的二極體是在從點L2到點L1之方向作為順向方向下被連接，並且僅允許電流從點L2流到點L1。即，一個在逆向方向(從點L1到點L2)上流動的電流不被偵測。

當超過一個預定值的電流I1流過光耦合器5的二極體時，該電流流過該光耦合器5內的電晶體部份，而在一個相當於該HPG控制單元6之電路中的電壓改變。

此外，在第2圖中，相當於HPG控制單元6的該部份包括三個電阻(R1至R3)和一個電晶體T1。

該HPG控制單元6的點L4是連接到光耦合器的射極部份和DVI 30的DDC ＋5 V輸入電極，而且當PC 20處於連接狀態時是標準地固定在＋5 V。

此外，在HPG控制單元6之電阻R3端的點L5是連接到DVI 30的HPG訊號輸出電極。

當光耦合器5是處於所謂的OFF狀態時，電晶體T1亦處於OFF狀態，而在電阻R3左側的點L5是處於HIGH狀態(＋5 V)。這時，處於HIGH狀態(＋5 V)的該HPG訊號被輸出。

此外，如果光耦合器5由於電流I1流動而轉變成ON狀態時，當該電流因電晶體T1亦變成ON狀態而流到電阻R3時，點L5變成處於LOW狀態(0 V)。即，處於LOW狀態的該HPG訊號被輸出。

在第2圖中，假設的是，電力插頭4未被插入，且來自商用電力源的電源供應停止。亦假設的是，該PC依然被打開，在PC 20端的電力依然正被供應。

第4圖顯示在電源供應方面之如此之改變發生在例子1中之情況中的一個時序圖。

第4圖，位於點L1至L5的電壓是顯示在第2圖中。當商用電力源被供應到監視器10時，位於點L1至L5的電位分別是＋5 V、＋3.3 V、＋3.3 V、＋5 V、和＋5 V。

這時，＋5 V和＋3.3 V是分別施加在點L1和點L2，而在逆向方向上的電位差是產生在光耦合器5的二極體內。因此，電流I1不流到光耦合器5。因此，如在第4圖中之時序圖中的左側所示，電流I1是零，位於點L5的電位是＋5 V，而該HPG訊號是處於HIGH狀態。

假設的是，電力插頭4在第4圖中的時序E1未被插入。那麼位在點L1的電位在短時間內從時序E1到時序E3降低到0 V。

此外，隨著位在點L1之電壓的改變(5 V至0 V)，在時間上的稍稍延遲之後，位在點L2的電位亦從時序E4到時序E5從＋3.3 V降低到0 V。

因為在順向方向上的電壓是從位於點L1之電位逐漸地自＋5 V降低且變成比＋3.3 V低(時序E2)之時施加到光耦合器5的二極體，電流I1開始如在第2圖中所示流動。

從時序E2起該電流I1開始逐漸增加，而且當位於點L2的電壓(＋3.3 V)開始降低時在時序E4達到高峰。在那之後，電流I1逐漸降低到在時序E5為零。

由於在電流I1上之以上所述的改變，電晶體T1被轉變成ON狀態，位於點L5的電位從＋5 V(HIGH)改變成0 V(LOW)。

換句話說，由於電位I1的流動，從點L5輸出的該HPG訊號從HIGH改變成LOW。

該PC 20的熱插拔偵測單元23偵測該HPG訊號是處於LOW狀態。

該熱插拔偵測單元23傳輸到該界面控制單元24的是該HPG訊號是處於LOW狀態。

當接收的是該HPG訊號是處於LOW狀態時，界面控制單元24確認監視器10端的電力被關閉，並且把訊號傳輸單元21設定成高阻抗俾可防止不正常電流再經由DVI 30流到點L3。

把訊號傳輸單元21設定成高阻抗的控制是為，例如，使界面纜線的電阻值最大化。

把訊號傳輸單元21的輸出電極部份設定成高阻抗狀態防止該TMDS訊號被輸出，而且位於點L3的電位在第4圖中的時序E5處變成0 V。特別地，由於從PC端的控制，位於與PC之界面部份的電位變成0 V，而因此要防止不正常電流流到訊號接收單元(接收器)3內是有可能的。

如上所述，因為該光耦合器偵測不正常電流，當在監視器端的電源供應停止時，要防止超過額定電流的不正常電流流到接收器3與訊號傳輸單元21內是有可能的，藉此保護位於那些部份的電路元件。

本發明的例子2第3圖描繪一個顯示本發明之例子2之結構的方塊圖。

一個例子是作描述，在該例子中，使用者藉著監視器10的電源按鈕9來手動地斷接該DC ＋5 V電力源的電源。

在第3圖中，除了在第2圖中所示的結構之外，一個FET開關(SW)7、一個開關控制單元8、和該電力按鐘9是進一步被設置。該開關控制單元8是為一個響應於電源按鈕9之開關與關閉運作來控制該FET開關之開啟與關閉的部份。

例如，當該電源按鈕9被轉變成ON時，該FET開關(SW)7被轉變成ON，而在第3圖中的點1與7被電氣連接。

相對地，當電源按鈕9被轉變成OFF時，該FET開關(SW)7被轉變成OFF，而且在第3圖中之點1與7之間的連線被切斷。

當在該等點L1與L7之間的連線是由於該FET開關7的作用而切斷，＋5 V電力不被供應到該點L1，而位於點L1的電位變成零。因此，藉由把電源按鈕9轉變成OFF，到達點L1的＋5 V電力與到達點L2的＋3.3 V電力被停止，而因此，較佳的電力保護會被實現。

第5圖顯示在本發明之例子2之電源供應上之改變的時序圖。

第5圖標示位於第3圖中之點L6和L7的電位。

在第5圖中，假設的是，該電源按鈕9是在時序E0被關閉。

在該關閉運作中，位於點L6的電位從0 V改變成＋5 V。當偵測該電源按鈕9是在時序E1被關閉時，該閉關控制單元8控制該FET開關7並且把點L7與L1之間的連接切斷。即，該FET開關7的連線點被釋放。

據此，在從點L7到點L1之方向上的＋5 V供應停止，而位於點L1的電位從時序E1到時序E3逐漸降低並且在時序E3變成0 V。

當位於點L1的電位在時序E1與時序E3之間的時序E2變成在位於點L2的電位下面時，該不正常電流I1開始流動。

下面光耦合器5偵測不正常電流I1俾致使位於點L5之電位變成零並設定該HPG訊號成LOW狀態的順序是與如在第2圖和第4圖中所示之例子1中的相同。

特別地，即使當電力插頭4依然插在監視器10端但使用者關閉電源按鈕9時，不正常電流I1是由該光耦合器5偵測。然後，訊號傳輸單元21的DVI輸出電極被設定成高阻抗。因此，要保護接收器3與訊號傳輸單元21的電路元件是有可能的。

此外，當使用者由於使用者自己的意願而關閉該電源按鈕時，到達REG 2與接收器3的DC電源供應停止俾抑制電力消耗。

根據本發明，由於電流偵測單元偵測不正常電流流過電壓控制單元，當顯示器設備端之直流電力的電壓被降低或者停止時要防止電路元件因不正常電流從資訊處理設備流入而被毀壞是有可能的。

1．．．電力轉換單元

2．．．電壓控制單元

3．．．接收器

4．．．電力插頭

5．．．電流偵測單元

6．．．HPG控制單元

7．．．FET開關

8．．．開關控制單元

9．．．電源按鈕

10．．．監視器

20．．．個人電腦

21．．．訊號傳輸單元

22．．．DDC傳輸單元

23．．．熱插拔偵測單元

24．．．界面控制單元

30．．．數位視訊界面

40．．．商用電力源

I1．．．電流

L1．．．點

L2．．．點

L3．．．點

L4．．．點

L5．．．點

L6．．．點

L7．．．點

R1．．．電阻

R2．．．電阻

R3．．．電阻

R4．．．電阻

R5．．．電阻

T1．．．電晶體

T2．．．電晶體

1．．．電力轉換單元

2．．．電壓控制單元

3．．．訊號接收單元

4．．．電力插頭

5．．．電流偵測單元

6．．．HPG控制單元

10．．．監視器

20．．．PC

21．．．訊號傳輸單元

22．．．DDC＋5V傳輸單元

23．．．熱插拔偵測單元

24．．．界面控制單元

30．．．數位視訊界面

40．．．商用電力源

TMDS．．．訊號

DVI．．．訊號

DDC．．．訊號

HPG．．．訊號

Claims

一種用於顯示器設備的電力監測與控制裝置，其包含：一個訊號接收單元，其從一資訊處理設備接收一顯示訊號；一個電力轉換單元，其把交流電力轉換成直流電力；一個電壓控制單元，其依據該直流電力產生直流電壓；一個偵測單元，其偵測一第一電壓是否大於一第二電壓，該第一電壓係指連接該電力轉換單元及該電壓控制單元之一第一接點之電壓，並且當一外在電壓源與該電力轉換單元連接時，一第一電源電壓會提供至該第一接點，該第二電壓係指連接該電壓控制單元及該訊號接收單元之一第二接點之電壓，並且當該外在電壓源與該電力轉換單元連接時，一第二電源電壓會提供至該第二接點；及一個HPG控制單元，其將傳送至該資訊處理設備之一HPG信號之狀態在該HPG信號之一第一狀態及一第二狀態間切換，其中當該第一電壓是大於該第二電壓時，該HPG信號處於該第一狀態，而當該第一電壓是等於或小於該第二電壓時，該HPG信號處於該第二狀態。
如申請專利範圍第1項所述之電力監測與控制裝置，其更包含：一個開關，其控制直流電力到該電壓控制單元的供應；及一個開關控制單元，其控制該一個開關的開啟與關閉，其中當該開關是由該開關控制單元控制來被打開時，該HPG控制單元把指出該直流電力電壓之供應被停止的該HPG訊號傳輸到該資訊處理設備。
如申請專利範圍第1項所述之電力監測與控制裝置，其中，當該偵測單元因為於該電壓控制單元兩端之兩種電壓間之一電壓差而偵測到一不正常電流流動時，則當未供應該直流電力時，該不正常電流從該資訊處理設備流至該訊號接收單元，且該不正常電流並未貢獻於該顯示訊號之傳送；該HPG控制單元傳送一個指出直流電力電壓之供應被停止的第一HPG訊號；而當該偵測單元偵測無不正常電流時，該HPG控制單元傳送一個指出該直流電力電壓被供應的第二HPG訊號。
如申請專利範圍第3項所述之電力監測與控制裝置，其中，該第一HPG訊號是為一個0 V的直流訊號，而該第二HPG訊號是為一個+5 V的直流訊號。
如申請專利範圍第3項所述之電力監測與控制裝置，其中，當該第一HPG訊號被傳輸到該資訊處理設備時，由該資訊處理設備所作用的控制防止該不正常電流流到該訊號接收單元內。
如申請專利範圍第1項所述之電力監測與控制裝置，其中，該偵測單元是為一個光耦合器。
如申請專利範圍第1項所述之電力監測與控制裝置，其中，該顯示訊號、該控制訊號、與該HPG訊號是經由一條連接該顯示器設備與該資訊處理設備的DVI纜線傳輸，而且該控制訊號是DDC+5 V。
如申請專利範圍第2項所述之電力監測與控制裝置，其中，該開關是為一個FET開關。