專利名稱：可實現待機低功耗且快速啟動的電視機的制作方法
技術領域：
本發明屬于電視機電路技術領域，具體地說，是涉及一種可以同時降低電視機待機功耗并縮短開機啟動時間的電路設計。
背景技術：
目前，在現有的電視機系統中，關機分為軟關機和硬關機。所謂軟關機就是使用遙控器或者電視機上的按鍵使其進入待機狀態，在待機狀態下，電視機處于低功耗的工作狀態，此時消耗的功率即所謂的待機功率。所謂硬關機，即交流關機，當交流關機后，徹底切斷交流電源，此時機器消耗的功率為零。不同的機芯設計，其待機時的功耗是不同的。由于在待機的狀態下，機器仍處于耗能狀態，每年全世界因此而消耗的能源是相當可觀的。因此，我國規定自2006年3月1日起待機功耗大于9W的電視機將禁止銷售，其節能評價值為3W；2009年待機功耗大于3W的電視機將禁止銷售，節能評價值為1W。
在目前的數字電視系統中，由于系統的復雜和數字電視本身的特性，導致系統從待機到開機之間的狀態轉換需要較長的時間，而如果要縮短開機時間，則必須使系統主CPU的大部分電源處于上電狀態，從而導致功耗較高，開機時間和系統待機功耗很難同時兼顧。
發明內容
本發明為了解決現有技術中電視機開機時間和系統待機功耗很難同時兼顧的問題，提供了一種新型的降低電視機待機功耗的快速啟動電路，通過在系統中增加一顆小CPU芯片，對主CPU待機和正常開機狀態轉換過程中的電源進行管理，并輔助主CPU對系統中的其他電路部分進行控制，從而實現了電視機的快速開機，并且有效降低了電視機的待機功耗。
為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實現一種可實現待機低功耗且快速啟動的電視機，包括主CPU、主電源、待機電源和外部指令輸入單元；在所述電視機中還包含有一小CPU芯片，所述小CPU芯片接收外部指令輸入單元發出的開機/待機指令信號，進而控制電源切換電路在主電源和待機電源之間進行準確切換；所述電源切換電路在開機時選通主電源為主CPU供電，在待機時選通待機電源為主CPU供電。
作為對上述技術方案的進一步限定，所述小CPU芯片同時與電視機中的其他控制芯片，例如聲音處理芯片、HDMI信號的接收解碼芯片和IDE接口控制芯片等相連，為其提供復位信號。所述外部指令輸入單元包括電視機鍵盤、遙控信號接收單元和與外部PC相連的串口單元；所述外部指令輸入單元同時連接主CPU和小CPU芯片，所述小CPU芯片接收按鍵、遙控器或外部PC發出的開機或待機指令信號，在從待機轉換到開機狀態時，小CPU芯片向主CPU發出開機觸發脈沖信號；從開機轉換到待機狀態時，主CPU向小CPU芯片發出關機信號，小CPU接收到此關機指令后繼而控制主CPU電源，由主電源切換至待機電源。
作為對上述技術方案的又進一步限定，所述主CPU和小CPU芯片公用一個串口，開機時主CPU向小CPU芯片發出切換信號，阻斷小CPU芯片的串口數據接收端和發送端，外部PC通過串口與主CPU通訊；待機時外部PC通過串口與小CPU通訊。
作為對上述技術方案的再進一步限定，在所述電源切換電路中包含有兩個開關MOS管，小CPU芯片的開機/待機指令信號輸出端連接一NPN型三極管的基極，所述三極管的發射極接地，集電極一方面連接第一個MOS管的柵極，并經上拉電阻連接所述的待機電源，另一方面連接另一個NPN型三極管的基極，所述第二個三極管的發射極接地，集電極連接第二個MOS管的柵極。所述第一個MOS管的源極連接待機電源，漏極連接主CPU的電源端；第二個MOS管的漏極連接主電源，源極連接主CPU的電源端。所述兩個三極管構成反相電路，控制兩個MOS管的導通時序，進而實現對主CPU供電電源的有效切換。
與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是本發明采用在系統主CPU之外設置一顆小CPU芯片，使其負責主CPU的電源管理，并輔助主CPU控制系統中的其他模塊的通訊和監控，有效解決了數字電視機等復雜電視系統的待機功耗和開機時間難以同時兼顧的問題，極大提高了整機工作的快速性和可靠性。本發明的低功耗快速啟動電路性能穩定，在解決上述問題的同時還能對系統中其他部分的通訊和控制起到優化作用，在增加較低成本的前提下，帶來了整個系統功能的質的改善。
圖1是本發明低功耗快速啟動電路的原理框圖；圖2是小CPU芯片與其他電路之間的電路連接原理圖；圖3是電源切換電路的原理圖；圖4是系統轉換時序圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。
本發明為了解決現有電視機系統在待機時存在較大功率損耗，從而導致能源浪費的問題，提出了一種在系統主CPU之外設置一顆小CPU芯片，使其對主CPU待機和正常開機狀態轉換過程中的電源進行管理，并輔助主CPU對系統中的其他模塊進行控制。在電視機系統進入待機狀態時，小CPU芯片控制電源切換電路將對主CPU的供電由主電源切換到待機電源，從而有效降低了整個電視機系統的待機功耗，與此同時，還達到了電視機開機快速啟動的目的。
本發明的電視機系統采用HiDTV芯片作為主CPU芯片1，小CPU芯片2采用型號為PIC16F676的處理芯片實現，如圖1所示。電視機系統從正常開機狀態轉入待機狀態的過程是主CPU芯片1和小CPU芯片2接收到外部遙控器、按鍵或通過RS232串口連接的外部PC機等發出的待機指令后，主CPU芯片1準備進入待機狀態，并在進入待機狀態前發出一個控制信號給小CPU芯片2。小CPU芯片2接收到此信號后，向電源切換電路3發出指令信號，控制電源切換電路3對輸入到主CPU芯片1的供電電源進行切換，由原來開機時的5V主電源5V_SC切換到5V待機電源5V_SB，系統進入待機狀態。主電源到待機電源的轉換能夠大大降低系統待機期間消耗的功率，達到節約電能的目的。
電視機系統從待機狀態轉入正常開機狀態的過程是系統在待機狀態，小CPU芯片2接收到外部遙控器、按鍵或通過RS232串口連接的外部PC機等發出的開機指令后，向主CPU芯片1發出一個開機觸發脈沖信號，將主CPU芯片1喚醒，同時控制電源切換電路3將對主CPU芯片1的供電電源由5V待機電源5V_SB切換到5V主電源5V_SC，為正常開機做準備。主CPU芯片1在電源轉換完畢和感應到喚醒脈沖后，進入開機狀態。與此同時，小CPU芯片2向其他電路4發出開機復位信號，輔助主CPU芯片1對其他電路4完成開機復位控制，例如聲音處理芯片、HDMI信號的接收解碼芯片和IDE接口控制芯片等，從而極大縮短了電視機的開機時間，實現了電視機開機快速啟動的目的。
圖2是小CPU芯片2與主CPU芯片1、電源切換電路3和其他電路4部分的電路連接原理圖。其中，電視機系統中3.3V待機電源3.3V_SB經電感FBM1為小CPU芯片2提供工作電源；小CPU芯片2的2腳接收遙控器發出的開機或待機指令信號IR；在電視機從待機轉換到開機狀態時，通過其3腳向主CPU芯片1發出開機觸發脈沖信號PWRBT；4腳為復位腳RESET。本發明中主CPU芯片1和小CPU芯片2共用一個RS232串口，開機時主CPU芯片1與RS232串口進行通訊，待機時主CPU芯片1向小CPU芯片2的5腳發出切換信號SWITCH，小CPU芯片2通過其發送、接收數據端12、11腳與RS232串口進行通訊。小CPU芯片2的6腳接收控制電視機主電源開關繼電器發出的控制信號RLY；7腳接收來自鍵盤發出的開機或待機指令信號KEY_R；8腳接收主CPU芯片1在進入待機狀態前向小CPU芯片2發出的待機控制信號；10腳輸出的高、低電平信號則用來控制電源切換電路3完成主電源和待機電源之間的輸出切換；而13腳則向其他電路4部分輸出開機復位信號RESET，輔助主CPU芯片1完成開機快速啟動。
電源切換電路的原理圖參見圖3所示，NPN型三極管QM1的基極連接小CPU芯片2的10腳，其發射極接地，集電極一方面與PMOS管開關芯片UM2的柵極G相連，并通過上拉電阻RM16連接5V待機電源5V_SB，另一方面經電阻RM17連接另一NPN型三極管QM2的基極。所述PMOS管開關芯片UM2的源極S連接5V待機電源5V_SB，漏極D經濾波電感FBM3～FBM5連接電源切換電路的輸出端。所述NPN型三極管QM2的發射極接地，集電極連接另一PMOS管開關芯片UM3的柵極G，所述PMOS管開關芯片UM3的漏極D連接5V主電源5V_SC，源極S經濾波電感FBM3～FBM5連接電源切換電路的輸出端，所述電源切換電路的輸出端連接主CPU芯片1的電源端。
當電視機系統從開機轉換到待機狀態時，小CPU芯片2的10腳輸出高電平信號控制三極管QM1導通，進而拉低PMOS管開關芯片UM2的柵極G電壓，使其導通，向主CPU芯片1輸出5V待機電源5V_SB。此時，三極管QM2和PMOS管開關芯片UM3均截止。反之，當電視機系統從待機轉換到開機狀態時，小CPU芯片2的10腳輸出低電平信號，控制三極管QM1和PMOS管開關芯片UM2截止，5V待機電源5V_SB經電阻RM16、RM17作用到三極管QM2的基極，控制其導通，進而拉低PMOS管開關芯片UM3的柵極G電壓，使其導通，向主CPU芯片1輸出5V主電源5V_SC。本發明的系統轉換時序圖參見圖4所示。
本發明通過采用上述簡單的電路結構有效解決了數字電視機等復雜電視系統的待機功耗和開機時間難以同時兼顧的問題，極大提高了整機工作的快速性和可靠性。當然，上述說明并非是對本發明的限制，本發明也并不僅限于上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本發明的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種可實現待機低功耗且快速啟動的電視機，包括主CPU、主電源、待機電源和外部指令輸入單元；其特征在于在所述電視機中還包含有一小CPU芯片，所述小CPU芯片接收外部指令輸入單元發出的開機/待機指令信號，進而控制電源切換電路在主電源和待機電源之間進行準確切換；所述電源切換電路在開機時選通主電源為主CPU供電，在待機時選通待機電源為主CPU供電。
2.根據權利要求1所述的可實現待機低功耗且快速啟動的電視機，其特征在于所述小CPU芯片同時與電視機中的其他控制芯片相連，為其提供復位信號。
3.根據權利要求2所述的可實現待機低功耗且快速啟動的電視機，其特征在于所述其他控制芯片包括聲音處理芯片、HDMI信號的接收解碼芯片和IDE接口控制芯片。
4.根據權利要求2或3所述的可實現待機低功耗且快速啟動的電視機，其特征在于所述外部指令輸入單元包括電視機鍵盤、遙控信號接收單元和與外部PC相連的串口單元；所述外部指令輸入單元同時連接主CPU和小CPU芯片，所述小CPU芯片接收鍵盤、遙控器或外部PC發出的開機或待機指令信號，在從待機轉換到開機狀態時，小CPU芯片向主CPU發出開機觸發脈沖信號；從開機轉換到待機狀態時，主CPU向小CPU芯片發出關機信號。
5.根據權利要求4所述的可實現待機低功耗且快速啟動的電視機，其特征在于所述主CPU和小CPU芯片公用一個串口，開機時主CPU向小CPU芯片發出切換信號，阻斷小CPU芯片的串口數據接收端和發送端，外部PC通過串口與主CPU通訊；待機時外部PC通過串口與小CPU通訊。
6.根據權利要求5所述的可實現待機低功耗且快速啟動的電視機，其特征在于在所述電源切換電路中包含有兩個開關MOS管，第一個MOS管的柵極直接接收小CPU芯片發出的開機/待機指令信號，其源極連接待機電源，漏極連接主CPU的電源端；第二個MOS管的柵極經反相電路接收小CPU芯片發出的開機/待機指令信號，其漏極連接主電源，源極連接主CPU的電源端。
7.根據權利要求6所述的可實現待機低功耗且快速啟動的電視機，其特征在于小CPU芯片的開機/待機指令信號輸出端連接一NPN型三極管的基極，所述三極管的發射極接地，集電極一方面連接第一個MOS管的柵極，并經上拉電阻連接所述的待機電源，另一方面連接另一個NPN型三極管的基極，所述第二個三極管的發射極接地，集電極連接第二個MOS管的柵極。
全文摘要
本發明公開了一種可實現待機低功耗且快速啟動的電視機，包括主CPU、主電源、待機電源和外部指令輸入單元；在所述電視機中還包含有一小CPU芯片，所述小CPU芯片接收外部指令輸入單元發出的開機/待機指令信號，進而控制電源切換電路在主電源和待機電源之間進行準確切換；所述電源切換電路在開機時選通主電源為主CPU供電，在待機時選通待機電源為主CPU供電。所述小CPU芯片同時與電視機中的其他控制芯片相連，為其提供復位信號。本發明的低功耗快速啟動電路性能穩定，在解決待機功耗和開機時間難以同時兼顧問題的同時還能對系統中其他部分電路的通訊和控制起到優化作用，在增加較低成本的前提下，帶來了整個系統功能的質的改善。
文檔編號H04N5/63GK1874453SQ20061004469
公開日2006年12月6日 申請日期2006年6月6日 優先權日2006年6月6日
發明者張建春, 曲春, 胡貴紅, 劉寶平, 初業中, 李永亮 申請人:海信集團有限公司, 青島海信電器股份有限公司