DE10000968A1 - Stromsparschaltung - Google Patents

Stromsparschaltung

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Abstract

Eine Stromversorgungsschaltung einer elektronischen Vorrichtung (28), mit der der Stromverbrauch reduziert werden kann. In der Stromversorgungsschaltung wird Strom dadurch gespart, daß die Spannungserhöhungseinrichtung (320) in der Stromsparbetriebsart abgeschaltet wird. Eine Steuereinrichtung wird verwendet, um ein Steuersignal zu erzeugen, das angibt, ob sich die elektronische Vorrichtung in der Stromsparbetriebsart befindet oder nicht. Ein Schalter (Z1; Q1, Q2), der zwischen die Spannungserhöhungseinrichtung und die Stromversorgung geschaltet ist, wird verwendet, um die Stromversorgung von der Spannungserhöhungseinrichtung zu trennen, wenn das Steuersignal angibt, daß sich die elektronische Vorrichtung in der Stromsparbetriebsart befindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromsparschaltung für eine elektronische Vorrichtung und insbesondere eine Stromsparschaltung, die in der Stromversorgungsschaltung eines Monitors Anwendung findet, wobei die Stromsparschaltung dann, wenn sich der Monitor in einer Stromsparbetriebsart befindet, die Lieferung elektrischer Leistung an die Spannungserhöhungseinrichtung des Monitors automatisch abschalten kann, wodurch der Stromverbrauch des Monitors reduziert wird.
Zur Absenkung des Stromverbrauchs können die meisten derzeit auf dem Markt erhältlichen Computer die Nutzung/Nichtnutzung des Computers automatisch erkennen und gegebenenfalls in eine Stromsparbetriebsart eintreten. Im allgemeinen kann die Stromsparbetriebsart ferner in mehrere feinere Unterbetriebsarten unterteilt werden. Im folgenden werden jedoch um der Klarheit willen nur zwei Betriebsarten, d. h. die normale Betriebsart und die Stromsparbetriebsart, diskutiert.
Wenn ein Computer entscheidet, in die Stromsparbetriebsart einzutreten, wird dies auch dem Monitor des Computers gemeldet. Während der Stromsparbetriebsart stellt der Monitor nur eine Stromversorgung für wesentliche Schaltungen zur Verfügung, die dazu verwendet werden, ununterbrochen Befehle vom Computer zu empfangen und die normale Betriebsart schnell wieder herzustellen, wenn der entsprechende Befehl empfangen wird.
In Fig. 1 ist ein gewöhnliches Computersystem, das ein Computer-Hauptgerät 20, einen Monitor 28 und weiteres Zubehör umfaßt, gezeigt. Das Computer- Hauptgerät 20 kann den Nutzungszustand erkennen und entsprechend dem Erkennungsergebnis entscheiden, ob das Computersystem in die Stromsparbetriebsart eintreten soll. Wenn entschieden wird, in die Stromsparbetriebsart einzutreten, tritt nicht nur das Computer-Hauptgerät 20 selbst in die Stromsparbetriebsart ein, sondern es befiehlt auch dem Monitor 28, in die Stromsparbetriebsart einzutreten.
Moderne Monitoren enthalten gewöhnlich am Eingang der externen Stromversorgung eine Spannungserhöhungseinrichtung, um verschiedene Spannungsspezifikationen handhaben zu können. Die Spannungserhöhungseinrichtung umfaßt hauptsächlich Spannungserhöhungs- Steuereinrichtungen, Triac-Vorrichtungen und andere damit in Verbindung stehende Komponenten. Weiterhin kann die Spannungserhöhungsschaltung die von der externen Stromversorgung angelegte Wechselspannung erkennen und in Abhängigkeit vom Erkennungsergebnis die Wechselspannung wahlweise erhöhen. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß die interne Schaltung eines Monitors für eine Wechselspannung von 200-220 V ausgelegt ist, kann die Spannungserhöhungsschaltung dann, wenn eine externe Stromversorgung von 200-220 V Wechselspannung erkannt wird, die externe Stromversorgung mit der internen Schaltung direkt verbinden. Wenn eine externe Stromversorgung mit einer Wechselspannung von 100-110 V erkannt wird, kann die Spannungserhöhungsschaltung die Spannung der externen Stromversorgung erhöhen und dann die externe Stromversorgung mit der internen Schaltung verbinden. Bei Verwendung dieses Erhöhungsschemas kann der Monitor in verschiedenen Stromversorgungsumgebungen verwendet werden.
Fig. 2 zeigt einen Schaltplan der Stromversorgungsschaltung, die in einem herkömmlichen Monitor verwendet wird. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt die Stromversorgungsschaltung eine Spannungserhöhungseinrichtung 320, einen ersten Gleichrichter 310, einen zweiten Gleichrichter 300 und eine erste Stromsparschaltung 370. Um der Klarheit willen zeigt Fig. 2 nur eine einen zweiten Gleichrichter 300 darstellende Teilschaltung, die eine Gleichspannung von 15 V bereitstellt und sich in der Sekundärwicklung eines Transformators T1 befindet. In Wirklichkeit sind in der zweiten Wicklung viele verschiedene Schaltungen vorhanden, um unterschiedliche Spannungen etwa von -15 V bis +5 V bereitzustellen. IC1 stellt einen Spannungserhöhungs-Controllerchip dar, der dazu verwendet wird, die Amplitude der externen Stromversorgung zu erfassen und zu entscheiden, ob der Triac-Chip IC4 die Spannungserhöhungsoperation ausführen sollte.
Unter der Annahme, daß der Monitor in Fig. 2 für eine Wechselspannung von 200-220 V ausgelegt ist, kann der Spannungserhöhungs-Controllerchip IC1 durch von SGS-Thomson entwickelte Schaltungen AVS1AC oder AVS1BC implementiert sein, während der Triac-Chip IC4 durch die von SGS-Thompson entwickelte Schaltung AVS08CB implementiert sein kann. Die Knoten AC1 und AC2 sind mit zwei Anschlüssen der externen Wechselstromversorgung verbunden. Wenn erkannt wird, daß die externe Spannungsversorgung eine Wechselspannung von 200-220 V ist, sperrt der Spannungserhöhungs- Controllerchip IC1 den Triac-Chip IC4, wobei die Knoten A1 und A2. des Triac- Chips IC4 unterbrochen werden. Daher beträgt die Spannung am Knoten A ungefähr 2 × 21/2 bis 220 × 21/2. Wenn andererseits festgestellt wird, daß die externe Spannungsversorgung eine Wechselspannung von 100-110 V ist, gibt der Spannungserhöhungs-Controllerchip IC1 den Triac-Chip IC4 frei, wodurch die Knoten A1 und A2 des Triac-Chips IC4 verbunden werden. Daher kann die Spannung am Knoten A von der ursprünglichen Spannung von 100 × 21/2 bis 110 × 21/2 auf 200 × 21/2 bis 220 × 21/2 erhöht werden. Bei Verwendung dieses Schemas kann das Potential am Knoten A in unterschiedlichen Betriebsumgebungen auf 200 × 21/2 bis 220 × 21/2 gehalten werden. Daher kann der Monitor normal betrieben werden.
Ein Betriebsart-Erfassungschip IC3 wird verwendet, um vom Computer- Hauptgerät 20 Befehle zu empfangen, die die momentane Betriebsart angeben. Wenn ein Befehl empfangen wird, der die normale Betriebsart angibt, gibt der Betriebsart-Erfassungschip IC3 ein logisch hohes Signal aus, um einen Transistor Q3 und einen Transistor Q4 durchzuschalten. Dann kann der zweite Gleichrichter 300 Strom für die interne Schaltung des Monitors 28 bereitstellen. Wenn ein Befehl empfangen wird, der die Stromsparbetriebart angibt, gibt der Betriebsart-Erfassungschip IC3 ein logisch tiefes Signal aus, um den Transistor Q3 und den Transistor Q4 zu sperren. Dann stellt der zweite Gleichrichter 300 keinen Strom für die interne Schaltung des Monitors 28 mehr bereit. Daher spart der herkömmliche Monitor Strom durch Unterbrechen der Stromversorgung, die mit den Sekundärwicklungen des Transformators T1 verbunden ist. Da jedoch die Spannungserhöhungseinrichtung 320 direkt an die externe Wechselstromversorgung angeschlossen ist, ist es unvermeidlich, daß die Spannungserhöhungseinrichtung 320 noch immer eine bestimmte Strommenge verbraucht. Tatsächlich ist der Stromverbrauch der Spannungserhöhungseinrichtung 320 sehr groß.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Stromsparschaltung zu schaffen, die auf elektronische Vorrichtungen angewendet werden kann und die Spannungserhöhungseinrichtung in der Stromsparbetriebsart ausschalten kann, um dadurch den Stromverbrauch zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1 oder 9. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Stromversorgungsschaltung für eine elektronische Vorrichtung umfaßt einen Stromversorgungsanschluß für die Verbindung mit einer externen Stromversorgungsquelle der elektronischen Vorrichtung, eine Spannungserhöhungseinrichtung, die mit dem Stromversorgungsanschluß verbunden ist und durch eine Stromversorgung versorgt wird, um die empfangene externe Spannung wahlweise zu erhöhen, eine Steuereinrichtung zum Erzeugen eines Steuersignals, das angibt, ob die elektronische Vorrichtung sich in einer Stromsparbetriebsart befindet, und einen Schalter zum Trennen der Stromversorgung von der Spannungserhöhungseinrichtung, wenn das Steuersignal angibt, daß sich die elektronische Vorrichtung in der Stromsparbetriebsart befindet. Die Steuereinrichtung und der Schalter können als Stromsparschaltung zum Steuern der Stromversorgung der Spannungserhöhungseinrichtung verwendet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
Fig. 1 die bereits erwähnte Darstellung eines gewöhnlichen Computersystems;
Fig. 2 den bereits erwähnten Schaltplan einer Stromversorgungsschaltung, die in einem herkömmlichen Monitor verwendet wird;
Fig. 3 einen Schaltplan einer Stromversorgungsschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 4 einen Schaltplan einer Stromversorgungsschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
In der Zeichnung sind übereinstimmende oder funktional ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Erste Ausführungsform
Fig. 3 zeigt einen Schaltplan einer Stromversorgungsschaltung, die in einer ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. Im Vergleich zu der in Fig. 2 gezeigten Schaltung enthält die Stromversorgungsschaltung nach Fig. 3 ferner eine zweite Stromsparschaltung 330. Die zweite Stromsparschaltung 330 umfaßt zwei Transistoren (Q1 und Q2), vier Widerstände (R3-R6) und eine Zenerdiode (Z1). In dieser Ausführungsform beträgt die Durchbruchspannung der Zenerdiode (Z1) ungefähr 15 V. Die Funktion der zweiten Stromsparschaltung 330 wird im folgenden erläutert.
Wenn der Betriebsart-Erfassungschip IC3 vom Computer-Hauptgerät 20 einen Befehl empfängt, der die normale Betriebsart angibt, gibt er ein logisch hohes Signal aus, um den Transistor Q3 und den Transistor Q4 durchzuschalten. Dann stellt der zweite Gleichrichter 300 Leistung für die interne Schaltung des Monitors 28 bereit. In der Praxis beträgt die Spannung am Knoten B in der Primärwicklung des Transformators T1 ungefähr 18 V, wenn die Sekundärwicklung des Transformators T1 in geeigneter Weise Leistung bereitstellt. Da die Spannung am Knoten B, die ungefähr 18 V beträgt, größer als die Durchbruchspannung der Zenerdiode Z1 ist, werden die Transistoren Q1 und Q2 in diesem Fall durchgeschaltet. Daher stellt die externe Stromversorgung Leistung für den Spannungserhöhungs-Controllerchip IC1 über die Knoten AC1 und AC2 bereit, so daß der Monitor 28 normal arbeitet.
Wenn der Betriebsart-Erfassungschip IC3 vom Computer-Hauptgerät 20 einen Befehl empfängt, der die Stromsparbetriebsart angibt, gibt er ein logisch tiefes Signal aus, um den Transistor Q3 und den Transistor Q4 zu sperren. Dann beendet der zweite Gleichrichter 300 die Bereitstellung von Leistung für die interne Schaltung des Monitors 28. Da hierbei in der Sekundärwicklung des Transformators T1 eine Absenkung der Last erfolgt, wird auch die Spannung am Knoten B bei der Primärwicklung in der Praxis auf 13 V reduziert. Da die Spannung am Knoten B, die ungefähr 13 V beträgt, kleiner als die Durchbruchspannung der Zenerdiode Z1 ist, werden die Transistoren Q1 und Q2 in diesem Fall gesperrt. Daher ist die externe Stromversorgung nicht über die Knoten AC1 und AC2 mit dem Spannungserhöhungs-Controllerchip IC1 verbunden. Folglich beendet der Spannungserhöhungs-Controllerchip IC1 seinen Betrieb, wenn sich der Monitor in der Stromspar-Betriebsart befindet.
In dieser Ausführungsform ist der Stromsparwirkungsgrad verbessert, da der Spannungserhöhungs-Controllerchip IC1 in der Stromsparbetriebsart keinen Strom verschwendet. Es wird angemerkt, daß die Durchbruchspannung der Zenerdiode Z1 in dieser Ausführungsform ein kritischer Parameter ist. Es ist notwendig, daß die Zenerdiode Z1 in der normalen Betriebsart durchschaltet und in der Stromsparbetriebsart sperrt.
Zweite Ausführungsform
Fig. 4 zeigt einen Schaltplan einer Stromversorgungsschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die in Fig. 4 gezeigte Stromversorgungsschaltung ist derjenigen von Fig. 3 ähnlich, mit der Ausnahme, daß die Zenerdiode Z1 durch einen Photokoppler 350 ersetzt ist. Der Photokoppler 350 enthält einen Photoemitter L1 und einen Photoempfänger Q5. Der Photoemitter L1 ist mit dem Ausgangsanschluß des Betriebsart-Erfassungschips IC3 verbunden. Der Photoempfänger Q5 wird durch eine Referenzspannung VREF (ungefähr 5 V) des Gleichrichterchips IC2 versorgt. Im folgenden wird die Funktionsweise der zweiten Stromsparschaltung 340 beschrieben.
Wenn der Betriebsart-Erfassungschip IC3 vom Computer-Hauptgerät 20 einen Befehl empfängt, der die normale Betriebsart angibt, gibt er ein logisch hohes Signal aus, um den Transistor Q3 und den Transistor Q4 durchzuschalten. Dann stellt der zweite Gleichrichter 300 Leistung für die interne Schaltung des Monitors 28 bereit. Außerdem wird das logisch hohe Signal über die Kopplungsfunktion des Photokopplers 350 an den Photoempfänger Q5 übertragen. Da der Photoempfänger Q5 eingeschaltet wird, schalten die Transistoren Q1 und Q2 in diesem Fall durch. Daher stellt die externe Stromversorgung für den Spannungserhöhungs-Controllerchip IC1 über die Knoten AC1 und AC2 Strom bereit, so daß der Monitor 28 normal arbeitet.
Wenn der Betriebsart-Erfassungschip IC3 vom Computer-Hauptgerät 20 einen Befehl empfängt, der die Stromsparbetriebsart angibt, gibt er ein logisch tiefes Signal aus, um den Transistor Q3 und den Transistor Q4 zu sperren. Dann beendet der zweite Gleichrichter 300 die Bereitstellung von Leistung für die interne Schaltung des Monitors 28. Da dieses logisch tiefe Signal den Photoemitter L1 einschalten kann, werden in diesem Fall der Photoempfänger Q5 und die Transistoren Q1 und Q2 gesperrt. Daher wird die externe Stromversorgung nicht über die Knoten AC1 und AC2 mit dem Spannungserhöhungs-Controllerchip IC1 verbunden. Folglich hält der Spannungserhöhungs-Controllerchip IC seinen Betrieb an, wenn sich der Monitor in der Stromsparbetriebsart befindet.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Stromsparschaltung besteht darin, daß der Betrieb der Spannungserhöhungseinrichtung angehalten wird, wenn sich der Monitor in der Stromsparbetriebsart befindet. Daher ist der Stromsparwirkungsgrad der erfindungsgemäßen Stromsparschaltung besser als derjenige vergleichbarer Stromsparschaltungen des Standes der Technik. Weiterhin kann die Stromsparschaltung der Erfindung nicht nur auf einen Katodenstrahlröhren-Monitor (CRT-Monitor), sondern auf viele andere elektronische Vorrichtungen angewendet werden, die Spannungserhöhungseinrichtungen enthalten und in einer Stromsparbetriebsart betrieben werden können, etwa Flüssigkristallanzeige- Monitoren (LCD-Monitoren), Projektoren und digitale Fernsehgeräte.
Obwohl die Erfindung beispielhaft und anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf die offenbarten Ausführungsformen eingeschränkt. Vielmehr ist beabsichtigt, viele verschiedene Abwandlungen und ähnliche Anordnungen, die für den Fachmann offensichtlich sind, abzudecken. Daher ist der Umfang der beigefügten Ansprüche im weitesten Sinn zu interpretieren, so daß er sämtliche Abwandlungen und ähnliche Anordnungen umfaßt.

Claims (19)

1. Stromversorgungsschaltung für eine elektronische Vorrichtung (28), mit
einem Stromversorgungsanschluß, an den eine externe Stromquelle der elektronischen Vorrichtung (28) angeschlossen ist, und
einer Spannungserhöhungseinrichtung (320), die mit dem Stromversorgungsanschluß verbunden ist und durch eine Stromversorgung mit Strom versorgt wird, um die Spannung der empfangenen externen Stromversorgung wahlweise zu erhöhen, gekennzeichnet durch
eine Steuereinrichtung, die ein Steuersignal erzeugt, das angibt, ob sich die elektronische Vorrichtung (28) in einer Stromsparbetriebsart befindet oder nicht, und
einen Schalter (Z1; Q1, Q2), der die Stromversorgung von der Spannungserhöhungseinrichtung (320) unterbricht, wenn das Steuersignal angibt, daß sich die elektronische Vorrichtung (28) in der Stromsparbetriebsart befindet.
2. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung, die die Spannungserhöhungseinrichtung (320) versorgt, die externe Stromquelle ist und der Schalter (Z1; Q1, Q2) sich zwischen der externen Stromquelle und der Spannungserhöhungseinrichtung (320) befindet.
3. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter einen ersten Transistor (Q1) und einen zweiten Transistor (Q2) umfaßt.
4. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter eine Zenerdiode (Z1) mit einer bestimmten Durchbruchspannung umfaßt, an die das Steuersignal angelegt wird, und der Zustand des Schalters von der Beziehung zwischen dem Steuersignal und der Durchbruchspannung abhängt.
5. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter einen Photokoppler (L1) umfaßt, an den das Steuersignal angelegt wird, und der Zustand des Schalters (L1) vom Steuersignal abhängt.
6. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Vorrichtung ein Monitor (28) ist.
7. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Vorrichtung ein Projektor ist.
8. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Vorrichtung ein digitales Fernsehgerät ist.
9. Stromversorgungsschaltung für eine elektronische Vorrichtung (28), mit einem Stromversorgungsanschluß, mit dem eine externe Stromquelle der elektronischen Vorrichtung (28) verbunden ist, und
einer Spannungserhöhungseinrichtung (320), die mit dem Stromversorgungsanschluß verbunden ist und durch eine Stromversorgung mit Strom versorgt wird, um die Spannung der empfangenen externen Leistung wahlweise zu erhöhen,
gekennzeichnet durch
einen Transformator (T1)
einen ersten Gleichrichter (310), der mit der Primärwicklung des Transformators (T1) und mit der Spannungserhöhungseinrichtung (320) verbunden ist,
einen zweiten Gleichrichter (300), der mit der Sekundärwicklung des Transformators (T1) verbunden ist, um eine stabile Gleichspannung zu erzeugen, und
eine Stromsparschaltung (330), die die Stromversorgung der Spannungserhöhungseinrichtung (320) steuert,
wobei die Stromsparschaltung (330) die Stromversorgung von der Spannungserhöhungseinrichtung (320) trennt, wenn sich die elektronische Vorrichtung (28) in einer Stromsparbetriebsart befindet.
10. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromsparschaltung umfaßt:
eine Steuereinrichtung, die ein Steuersignal erzeugt, das angibt, ob sich die elektronische Vorrichtung (28) in der Stromsparbetriebsart befindet oder nicht, und
einen Schalter (Z1; Q1, Q2), der die Stromversorgung von der Spannungserhöhungseinrichtung (320) trennt, wenn das Steuersignal angibt, daß sich die elektronische Vorrichtung in der Stromsparbetriebsart befindet.
11. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung, die die Spannungserhöhungseinrichtung versorgt, die externe Stromquelle ist, und der Schalter (Z1, Q1, Q2) sich zwischen der externen Stromquelle und der Spannungserhöhungseinrichtung befindet.
12. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter einen ersten Transistor (Q1) und einen zweiten Transistor (Q2) umfaßt.
13. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mit dem ersten Gleichrichter (310) verbunden ist.
14. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter eine Zenerdiode (Z1) mit einer bestimmten Durchbruchspannung umfaßt, an die das Steuersignal angelegt wird, und der Zustand des Schalters von der Beziehung zwischen dem Steuersignal und der Durchbruchspannung abhängt.
15. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mit dem zweiten Gleichrichter (300) verbunden ist.
16. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter einen Photokoppler (L1) umfaßt, an den das Steuersignal angelegt wird, und der Zustand des Schalters (L1) vom Steuersignal abhängt.
17. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Vorrichtung ein Monitor (28) ist.
18. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Vorrichtung ein Projektor ist.
19. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Vorrichtung ein digitales Fernsehgerät ist.
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