一種低功耗電路的製作方法

2023-06-16 11:04:46 2

專利名稱：一種低功耗電路的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於節能設計技術領域，具體地說，是涉及一種應用於信號源 接口電路的低功耗節能電路設計。
背景技術：
隨著液晶電視機的迅速發展，市場要求的不斷提升，多功能多接口已經成為液晶電視)機的必備，在這種情況下，HDMI接口的優點突現出來。HDMI即高清 晰度數字多媒體接口，可以提供高達5Gbps的數據傳輸帶寬，而且，只需要一 條HDMI線便可以同時傳送影音信號，而不像現在需要多條線材來連接。同時， 由於無需進行數/模或者模/數轉換，能取得更高的音頻和視頻傳輸質量。對消 費者而言，HDMI技術不僅能提供清晰的畫質，而且大大筒化了家庭影院系統的 安裝。 一般的高端機上都設置有2個以上的HDMI接口，對於多個接口，就必然 要涉及到信號源的開關切換。目前的做法都是讓開關電路部分及HDMI信號處理 電路部分一直處於工作狀態，而這樣無疑會帶來資源的浪費，與新時代所倡導 的環保電視理念背道而馳。實用新型內容本實用新型為了解決現有技術中信號源接口處理電路在整積逸行時一直處 於工作狀態所導致的能源浪費問題，提供了一種新型的低功耗電路，通過對信 號源接口處理電路的供電電源進行管理，僅在整機切換到此信號源接口時才控 制所述接口信號處理電路上電工作，從而有效降低了功耗，節約了電能。為解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案予以實現
一種低功耗電路，包括外部信號源接口、電源電路、主處理晶片、對外部信號源設備輸入的信號進行處理的信號處理模塊、以及一電源開關電路；其中， 所述電源開關電路的輸入端連接直流電源，控制端接收主處理晶片發出的控制 信號，輸出端連接所述信號處理模塊的供電端；所述主處理晶片的輸入端接收 所述外部信號源接口的電源端發出的高低電平信號，在檢測到其輸入端有高電 平輸入、且信號源通道切換至所述接口時控制所述電源開關電路的輸入端與輸 出端連通。其中，所述直流電源可以由通過所述外部信號源接口的電源端輸入的直流 電壓提供。進一步地，所述外部信號源接口包含有多路，為了達到選通目的，在所述 電源開關電路中包含有一多通道開關晶片，所述多通道開關晶片的多路輸入端 分別與多路外部信號源接口的電源端對應連接，通道選擇端接收所述主處理芯 片發出的控制信號，輸出端連接所述信號處理模塊的供電端。其中，所述主處理晶片發出的控制信號為通道選擇控制信號，通過主處理 晶片的GPIO 口輸出。為了進一步達到降低功耗的目的，本實用新型對用於多路外部信號源接口 的信號端子進行選擇切換的多通道切換電路也進行了節能設計；所述多通道切 換電路的多組備選通道分別與多路外部信號源接口的信號傳輸端子對應連接， 其通道選擇端接收主處理晶片發出的控制信號，公共端連接所述信號處理模塊 的相應信號端子；為了使所述的多通道切換電路僅在用戶將信號源通道切換到 此接口上、且該接口有信號輸入時上電工作，將所述多通道切換電路的電源端 連接所述電源開關電路的輸出端，即通過控制所述多通道切換電路的工作時間， 達到節能降耗的目的。其中，連接電源開關電路輸入端的直流電源由電源電路提供。具體來講，在所述電源開關電路中還包含有一 NPN型三極體和一 P溝道場 效應管，所述NPN型三極體的基極連接所述主處理晶片的控制信號輸出端，發
射極接地，集電極經第一分壓電阻一方面連接所述P溝道場效應管的柵極，另一方面通過第二分壓電阻連接所述電源電路的輸出端；所述P溝道場效應管的 源極連接所述電源電路的輸出端，漏極連4妄所述多通道切換電路的電源端。其中，所述主處理晶片發出的控制信號為開關控制信號，通過其另一路 GPIO 口輸出。再進一步地，所述外部信號源接口為HDMI接口，其熱拔插檢測信號端連接 一握手信號選通電路；所述握手信號選通電路的控制端接收所述主處理晶片發 出的控制信號，選通通道分別連接所述HDMI接口的電源端和熱拔插檢測信號 端；在主處理晶片檢測到所述HDMI接口的電源端有高電平輸入時，控制所述握 手信號選通電路動作，連通所述HDMI接口的電源端和其熱拔插檢測信號端。具體來講，在所述握手信號選通電路中包含有一NPN型三極體，所述三極 管的基極接收所述主處理晶片發出的控制信號，發射極接地，集電極一方面連 接所述HDMI接口的熱拔插檢測信號端，另一方面通過電阻連接所述HDMI接口 的電源端。與現有技術相比，本實用新型的優點和積極效果是本實用新型通過對外 部信號源接口的外圍電路進行設計，改變了以往外部信號源接口電路中多通道 切換電路及信號處理模塊在接收設備運行後一直處於供電狀態的工作模式，而 是僅在有信號源設備插入、且接收設備的信號源通道切換到此接口上時，其多 通道切換電路及信號處理模塊才正常供電工作，從而有效解決了資源浪費的問 題，節約了電能，實現了外部信號源通道的可靠切換控制。附困說明圖l是本實用新型中HDMI接口的埠定義及握手信號選通電路原理圖； 圖2是本實用新型中電源開關電路的其中一部分電路原理圖； 圖3是本實用新型中電源開關電路的另外一部分電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細地說明。 本實用新型為了達到外部信號源接口及其信號處理電路的節能降耗目的， 在所述接口電路中設置了一電源開關電路，所述電源開關電路的輸入端連接一 直流電源，控制端接收主處理晶片發出的控制信號，輸出端連接所述信號處理模塊的供電端；所述主處理晶片的輸入端接收所述外部信號源接口的電源端發 出的高低電平信號，在檢測到其輸入端有高電平輸入、且信號源通道切換至所 述接口時控制所述電源開關電路的輸入端與輸出端連通。本實用新型通過改變 所述電源開關電路的開關狀態，進而實現對外部信號源接口電路的供電控制， 使其僅在有信號源設備插入、且接收設備的信號源通道切換到此接口上時通電 工作，從而不僅實現了對外部信號源接口的可靠控制，而且降低了接收設備的 功耗，提高了整機品質。在僅設置有一路外部信號源接口的接收設備中，所述電源開關電路可以簡 單的採用一開關元件(如三極體、場效應管、繼電器等部件)實現。以NPN型 三極體為例，所述三極體的基極接收主處理晶片發出的控制信號，集電極連接 所述的直流電源，發射極連接所述信號處理模塊的供電端。在接收設備檢測到 有信號源設備插入、且接收設備的信號源通道已經切換到此接口上時，發出高 電平控制信號使三極體導通，從而控制所述的直流電源為信號處理模塊供電， 完成信號的正常處理輸出。當然，所述直流電源同樣也可以採用所述外部信號 源接口的供電端輸出的直流電壓提供。當在接收設備上同時設置有多路外部信號源接口時，為了進一步達到節能 降耗的目的，對接口電路中用於對多路信號源進行選通切換的多通道切換電路 的工作電源進行開關控制，使其在接收設備檢測到有信號源接入、且接收設備 的信號源通道已經切換到此接口上時上電工作，以達到節約能源的目的。實施例一，下面以兩路HDMI接口為例具體闡述所述低功耗電路的連接關係 及工作原理。

圖1為其中一路HDMI接口 P15的埠定義，其18腳是HDMI接口 P15的電 源端，通過18腳輸入的+5V直流電源PWR5V-1由外部信號源設備提供，不依賴 於接收設備的工作狀態，連接接收設備中主處理晶片的輸入端，實現主處理芯 片對外部信號源設備是否插入的檢測。所述輸入端可以採用主處理晶片的其中一路GPIO 口實現。在本實用新型的電源開關電路中包含有一多通道開關晶片，可以選擇如圖 3所示的型號為TS5A3157DCKR的雙路開關晶片U36實現。所述雙路開關晶片U36 的兩路輸入端N0、 NC分別經電阻R325、 R326和開關二極體連接所述兩路HDMI 接口的電源端，即18腳；通道選擇端IN通過電阻R324連接主處理晶片的 GPI0—16口，接收所述主處理晶片發出的控制信號；輸出端COM連接信號處理 模塊的供電端。所述信號處理模塊可以是單獨的信號處理電路，亦可以集成在 所述的主處理晶片中，本實用新型不對此進行限制。當HDMI信號發生設備連接在接收設備上時，通過其HDMI接口的18腳輸入 +5V直流電壓PWR5V—1或PWR5V—0,將與其連接的主處理晶片的GPIO 口置高， 則主處理晶片判斷為有HDMI信號接入，同時，當EDID、 HDCP均連接無誤時， 主處理晶片將HDMI接口的熱拔插檢測信號端H0TPLU，即19腳電位置高，向所 述HDMI信號發生設備輸出熱拔插檢測信號，建立起HDMI信號發生設備與接收 設備之間的通信通路，控制HDMI信號發生設備向接收設備輸出音視頻信號。在所述主處理晶片與HDMI接口之間連接有一握手信號選通電路，所述握手 信號選通電路的控制端接收主處理晶片發出的控制信號，選通通道分別連接所 述HDMI接口的電源端(18腳)和熱拔插檢測信號端(19腳)；在主處理晶片檢 測到所述HDMI接口的電源端(18腳)有高電平輸入時，控制所述握手信號選 通電路動作，連通所述HDMI-接口的18腳和19腳。圖1中，採用一NPN型三極體Q22配合簡單的外圍電路組成所述的握手信 號選通電路。圖示的GPI0—2 —1是主處理晶片的其中一路GPIO 口，輸出熱拔插 檢測控制信號，經串聯電阻R372連接所述三極體Q22的基極，所述三極體Q22 的發射極接地，集電極一方面連接所述HDMI接口 P15的19腳，並經分壓電阻 R363接地，另一方面通過分壓電阻R364連4妄所述HDMI接口 P15的18腳。當主處理晶片判斷為有HDMI信號4姿入、同時EDID、 HDCP均連接無誤時， 通過其GPI0-2 — 1 口輸出低電平信號，三極體Q22截止，從HDMI接口 P15的18 腳輸入的+5V直流電壓在分壓電阻R364、 R363的作用下向其19腳輸出高電平 熱拔插檢測信號，控制外部HDMI信號發生設備通過接口 P15的差分信號端 RX1 —0、 RX1-0B、 RX1 —1、 RX1 —1B、 RXl-2、 RX1 —2B、 RX1C、 RX1CB向接收設備輸 出音視頻信號。此時，主處理晶片對當前的信號源通道source進行判斷，若選 中所述HDMI接口，則通過其GPI0—16 口輸出高電平或低電平控制信號，如圖3 所示，進而對PWR5V-0或者PWR5V-1進行切換，輸出5V直流電壓PWR5V,為信 號處理模塊進行供電，控制其上電工作。當接收設備處於非HDMI source時， PWR5V不輸出5V,信號處理模塊不工作，以降低功耗。當沒有外部信號源設備插入或者插入的外部信號源設備處於關機狀態，沒 有信號輸入或者EDID、 HDCP連接有誤時，所述主處理晶片通過其GPI0-2-l 口 輸出高電平信號，控制三極體Q22導通，使HDMI接口 P15的19腳接地，從而 阻止外部信號源設備向接收設備發送音視頻信號。在所述接收設備中，兩路HDMI接口的信號傳輸端子，包括差分信號端 RXl一O、 RX1一0B、 RX1 —1、 RX1-1B、 RX1丄RX1一2B、 RX1C、 RX1CB;輕觸操作端 CEC和I2C總線端SCL、SDA分別與一多通道切換電^^的兩組備選通道對應連接； 所述多通道切換電路可以採用一多通道切換晶片TMDS341A實現，其通道選擇端 接收主處理晶片發出的控制信號，公共端連接所述信號處理模塊的相應信號端 子，在主處理晶片的控制作用下，將用戶選中的外部信號源數據切換輸出到所 述的信號處理模塊中進行音視頻處理，進而實現音視頻信號的播放輸出。為了使所述的多通道切換電路僅在用戶將信號源通道切換到此接口上、且 該接口有信號輸入時上電工作，將所述多通道切換電路的電源端連接所述電源 開關電路的輸出端，即通過控制所述多通道切換電路的工作時間，達到節能降
耗的目的。為實現上述目的，在本實用新型的電源開關電路中還包含有如圖2所示的 電路結構。其中，GPI0-9為主處理晶片的其中一路GPIO 口，輸出開關控制信 號，通過電阻R180連接NPN型三極體Q16的基極，並經上拉電阻R346連接+3. 3V 直流電源。所述NPN型三極體Q16的發射極接地，集電極經第一分壓電阻R183 一方面連接所述P溝道場效應管U50的柵極，另一方面通過第二分壓電阻R185 連接電源電路的+3. 3V直流電源輸出端AV33。所述P溝道場效應管U50的源極 連接直流電源輸出端AV33，漏極連接所述多通道切換電路的電源端AV33—HDMI。當主處理晶片^r測到有HDMI信號接入、且用戶切換到所述的信號源通道 HDMI source上時，主處理晶片的GPI0—9 口輸出高電平，三極體Q16導通，使 P溝道場效應管U50的柵極電壓低於其源極電壓，進而控制P溝道場效應管U50 導通，向所述多通道切換電路的電源端AV33—HDMI輸出+3. 3V直流電壓，使其 進入工作狀態。否則，主處理晶片的GPI0—9 口輸出低電平，P溝道場效應管U50 截止，AV33—HDMI端不輸出3. 3V,多通道切換電路斷電不工作，進而完成其智 能控制。本實用新型通過採用上述電源開關電路，僅在有HDMI信號源設備插入、且 接收設備當前切換到HDMI source時，其HDMI多通道切換電路以及HDMI信號 處理模塊上電工作，從而有效降低了整機功耗，節約了電能。本實用新型的電 源開關電路同樣也可以應用在具有更多路HDMI接口的接收設備中，或者具有多 路DVI接口的接收設備中，本實用新型不限於此。所述接收設備可以是目前家庭中普遍使用的電視機等電器設備，本實用新 型不對此進^"具體限制。上述說明並非是對本實用新型的限制，本實用新型也並不僅限於上述舉例， 本技術領域的普通技術人員在本實用新型的實質範圍內所做出的變化、改型、 添加或替換，也應屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1、 一種低功耗電路，包括外部信號源接口、電源電路、主處理晶片以及對外部信號源設備輸入的信號進行處理的信號處理才莫塊；其特徵在於在所述低 功耗電路中還包含有一電源開關電路，所述電源開關電路的輸入端連接直流電 源，控制端接收主處理晶片發出的控制信號，輸出端連接所述信號處理模塊的 供電端；所述主處理晶片的輸入端接收所述外部信號源接口的電源端發出的高 低電平信號，在檢測到其輸入端有高電平輸入、且信號源通道切換至所述接口 時控制所述電源開關電路的輸入端與輸出端連通。
2、 根據權利要求1所述的低功耗電路，其特徵在於所述直流電源為通過 所述外部信號源接口的電源端輸入的直流電壓。
3、 根據權利要求2所述的低功耗電路，其特徵在於所述外部信號源接口 包含有多路，在所述電源開關電路中包含有一多通道開關晶片，所述多通道開 關晶片的多路輸入端分別與多路外部信號源接口的電源端對應連接，通道選擇 端接收所述主處理晶片發出的控制信號，輸出端連接所述信號處理^^莫塊的供電 端。
4、 根據權利要求3所述的低功耗電路，其特徵在於所述主處理晶片發出 的控制信號為通道選擇控制信號，通過主處理晶片的GPIO 口發出。
5、 根據權利要求1所述的低功耗電路，其特徵在於所述外部信號源接口 包含有多路，其信號傳輸端子通過一 多通道切換電路連接所述的信號處理模塊， 所述多通道切換電路的電源端連接所述電源開關電路的輸出端。
6、 根據權利要求1或5所述的低功耗電路，其特徵在於連接所述電源開 關電路輸入端的直流電源由電源電路提供。
7、 根據權利要求6所述的低功耗電路，其特徵在於在所述電源開關電路 中還包含有一 NPN型三極體和一 P溝道場效應管，所述NPN型三4及管的基4及連 接所述主處理晶片的控制信號輸出端，發射極接地，集電極經第一分壓電阻一 方面連接所述P溝道場效應管的柵極，另一方面通過第二分壓電阻連接所述電源電路的輸出端；所述P溝道場效應管的源極連接所述電源電路的輸出端，漏 極連接所述多通道切換電路的電源端。
8、 根據權利要求7所述的低功耗電路，其特徵在於所述主處理晶片發出 的控制信號為開關控制信號，通過其另一路GPIO 口輸出。
9、 根據權利要求1或3或5所述的低功耗電路，其特徵在於所述外部信 號源接口為HDMI接口，其熱拔插檢測信號端連接一握手信號選通電路；所述握 手信號選通電路的控制端接收所述主處理晶片發出的控制信號，選通通道分別 連接所述HDMI接口的電源端和熱拔插檢測信號端；在主處理晶片檢測到所述 HDMI接口的電源端有高電平輸入時，控制所述握手信號選通電路動作，連通所 述HDMI接口的電源端和其熱拔插檢測信號端。
10、 根據權利要求9所述的低功耗電路，其特徵在於在所述握手信號選 通電路中包含有一 NPN型三極體，所述三極體的基極接收所述主處理晶片發出 的控制信號，發射極接地，集電極一方面連接所述HDMI接口的熱拔插檢測信號 端，另一方面通過電阻連接所述HDMI接口的電源端。
專利摘要本實用新型公開了一種低功耗電路，包括外部信號源接口、電源電路、主處理晶片、對外部信號源設備輸入的信號進行處理的信號處理模塊、以及一電源開關電路；其中，所述電源開關電路的輸入端連接直流電源，控制端接收主處理晶片發出的控制信號，輸出端連接所述信號處理模塊的供電端；所述主處理晶片的輸入端接收所述外部信號源接口的電源端發出的高低電平信號，在檢測到其輸入端有高電平輸入、且信號源通道切換至所述接口時控制所述電源開關電路的輸入端與輸出端連通。本實用新型通過控制接收設備僅在有信號源接入、且信號源通道切換到此接口上時，才控制接口電路中的多通道切換電路及信號處理模塊上電工作，從而有效解決了資源浪費問題。
文檔編號H04N5/765GK201039354SQ20072002163
公開日2008年3月19日 申請日期2007年4月29日 優先權日2007年4月29日
發明者俊 劉, 張旭升, 支運安, 偉 王, 波 董, 謝洪軍 申請人:青島海信電器股份有限公司