TWI661729B - 具有支援poh功能的hdmi埠的顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種顯示裝置，包括HDMI埠、電源供應器、微控制器、POH開關電路與POH修正電路。HDMI埠支援POH功能。電源供應器接收外部之交流電源，在待機模式輸出待機電源，在開機模式輸出待機與工作電源。微控制器透過待機電源建立時電壓爬升動作觸發進行軟體重置。POH開關電路根據工作電源以及與HDMI埠熱插拔偵測引腳相關的熱插拔偵測信號，決定是否導通而將待機電源傳送到HDMI埠電源引腳。POH修正電路根據工作電源，決定POH開關電路是否導通。當顯示裝置透過HDMI埠耦接具有外部電源供電的外部裝置時，即使顯示裝置短時間內先斷開再重新接通交流電源，仍可正常開關機。

Description

具有支援POH功能的HDMI埠的顯示裝置

本發明是有關於一種具有高解析度多媒體介面（High Definition Multimedia Interface，HDMI）埠的顯示裝置，且特別是有關於一種具有支援HDMI供電（Power on HDMI，POH）功能的HDMI埠的顯示裝置。

圖1為一種現有之具有支援POH功能的HDMI埠的顯示裝置之電路方塊圖。請參見圖1，現有之顯示裝置1包括HDMI埠11、電源供應器12、微控制器13與POH開關電路14。HDMI埠11具有多個引腳，這些引腳包括電源引腳111與熱插拔偵測（hot plug detect）引腳112。電源供應器12接收外部之交流電源Vac，並在待機模式（standby mode）下輸出待機電源Vsb，而在開機模式（on mode）下輸出待機電源Vsb與工作電源Vop。在一實施例中，待機電源Vsb是5V直流電源，用於供電給微控制器13；工作電源Vop是19V直流電源，用於供電給例如影像處理電路；此外，電源供應器12還可能輸出其它不同電壓準位的工作電源，用於供電給例如背光模組、揚聲器電路等。

當顯示裝置1接通交流電源Vac時，電源供應器12接收交流電源Vac後會先建立待機電源Vsb以供電給微控制器13。透過待機電源Vsb建立時的電壓爬升動作觸發微控制器13進行軟體重置而進入待機模式。在待機模式下，微控制器13監控是否有使用者透過按壓設於例如遙控器或顯示裝置外殼上的電源鍵發出的開機命令CMD。當監控到有開機命令CMD時，微控制器13輸出電源開啟信號PS_ON至電源供應器12，使電源供應器12開始建立所有工作電源（包括工作電源Vop）以供電給影像處理電路、背光模組、揚聲器電路等而進入開機模式。微控制器13耦接HDMI埠11的熱插拔偵測引腳112，根據熱插拔偵測引腳112的電壓準位決定是否輸出熱插拔偵測信號HPD至POH開關電路14。當微控制器13根據熱插拔偵測引腳112的電壓準位監控到HDMI埠11耦接外部HDMI埠（未繪示）時，微控制器13輸出熱插拔偵測信號HPD至POH開關電路14。

圖2為圖1所示之POH開關電路14之電路圖。請同時參見圖1與圖2，POH開關電路14包括P通道金氧半場效電晶體Q11與N通道金氧半場效電晶體Q12，而P通道金氧半場效電晶體Q11與N通道金氧半場效電晶體Q12分別具有寄生二極體D11和D12。其中，P通道金氧半場效電晶體Q11的源極耦接待機電源Vsb，P通道金氧半場效電晶體Q11的閘極用以接收與HDMI埠11的熱插拔偵測引腳112相關的熱插拔偵測信號HPD，P通道金氧半場效電晶體Q11的汲極耦接N通道金氧半場效電晶體Q12的源極，N通道金氧半場效電晶體Q12的汲極與閘極分別耦接HDMI埠11的電源引腳111與工作電源Vop，寄生二極體D11的陽極與陰極分別耦接P通道金氧半場效電晶體Q11的汲極與源極，寄生二極體D12的陽極與陰極分別耦接N通道金氧半場效電晶體Q12的源極與汲極。

POH開關電路14還包括電阻器R11～R15、電容器C11和C12與NPN雙極性電晶體Q13，用以幫助P通道金氧半場效電晶體Q11與N通道金氧半場效電晶體Q12更好地運作。其中，P通道金氧半場效電晶體Q11的源極透過電阻器R11與電容器C11耦接待機電源Vsb，電阻器R11與電容器C11用以對待機電源Vsb提供穩壓濾波功能。P通道金氧半場效電晶體Q11的閘極透過電阻器R12與NPN雙極性電晶體Q13接收熱插拔偵測信號HPD，P通道金氧半場效電晶體Q11的閘極與源極之間還耦接電阻器R13。當微控制器13監控到HDMI埠11耦接外部HDMI埠而輸出熱插拔偵測信號HPD時，熱插拔偵測信號HPD為高準位信號而使NPN雙極性電晶體Q13導通，P通道金氧半場效電晶體Q11的閘極相當於耦接接地，P通道金氧半場效電晶體Q11的源極對閘極電壓會夠大而使P通道金氧半場效電晶體Q11導通；反之，當HDMI埠11未耦接外部HDMI埠，熱插拔偵測信號HPD為低準位信號而使NPN雙極性電晶體Q13不導通，P通道金氧半場效電晶體Q11的源極對閘極電壓會因電阻器R13壓降不夠大而使P通道金氧半場效電晶體Q11不導通。

此外，N通道金氧半場效電晶體Q12的閘極透過電阻器R14與電容器C12耦接工作電源Vop，電阻器R14與電容器C12用以對工作電源Vop提供穩壓濾波功能。當工作電源Vop建立後（表示進入開機模式），N通道金氧半場效電晶體Q12的閘極對源極電壓會夠大而使N通道金氧半場效電晶體Q12導通；反之，當工作電源Vop尚未建立時（表示尚未接通交流電源Vac或是在待機模式下），N通道金氧半場效電晶體Q12的閘極對源極電壓必然不夠大而使N通道金氧半場效電晶體Q12不導通。

因此，當顯示裝置1的HDMI埠11耦接外部HDMI埠，且工作電源Vop建立而在開機模式下時，P通道金氧半場效電晶體Q11與N通道金氧半場效電晶體Q12均導通，待機電源Vsb可經過P通道金氧半場效電晶體Q11與N通道金氧半場效電晶體Q12傳送到HDMI埠11的電源引腳111；此時，若外部HDMI埠所在的外部裝置（未繪示）不具有外部電源供電，則傳送到HDMI埠11的電源引腳111的待機電源Vsb即可透過外部HDMI埠供電給外部裝置。由於顯示裝置1透過HDMI埠11耦接不具有外部電源供電的外部裝置時，顯示裝置1可供電給外部裝置，故稱HDMI埠11支援POH功能。在一實施例中，顯示裝置1為電視，具有外部之交流電源Vac供電；外部裝置為DVD播放器，不具有外部電源供電；當顯示裝置1透過具有支援POH功能的HDMI埠11耦接外部裝置的HDMI埠時，顯示裝置1透過HDMI埠11供電給外部裝置。

然而，當顯示裝置1透過具有支援POH功能的HDMI埠11耦接具有外部電源供電的外部裝置時，外部裝置因為具有外部電源供電而不會有接受HDMI埠11供電的線路設計，使得待機電源Vsb無法透過HDMI埠11的電源引腳111傳送到外部裝置，反而外部裝置會透過HDMI埠11的電源引腳111以及POH開關電路14中導通的N通道金氧半場效電晶體Q12與寄生二極體D11而傳送電源到顯示裝置1的待機電源Vsb。當顯示裝置1短時間內先斷開交流電源Vac再重新接通交流電源Vac時，工作電源Vop的電壓準位還來不及下降到使N通道金氧半場效電晶體Q12不導通，並且待機電源Vsb的電壓準位還來不及下降到可觸發微控制器13進行軟體重置的準位，此時外部裝置卻已經透過HDMI埠11的電源引腳111以及POH開關電路14中導通的N通道金氧半場效電晶體Q12與寄生二極體D11而傳送電源到顯示裝置1的待機電源Vsb，維持待機電源Vsb的電壓準位不再下降。但是，由於顯示裝置1曾先斷開交流電源Vac而會使部分軟體及/或硬體元件因工作電源Vop供電不足而會不正常工作或停止工作，本來應該在重新接通交流電源Vac後透過待機電源Vsb建立時的電壓爬升動作觸發微控制器13進行軟體重置以便重新進入待機模式並進而才能正常進入開機模式，卻因為外部裝置反向供電給待機電源Vsb而造成不會觸發微控制器13進行軟體重置，使顯示裝置1會不正常工作，而且使用者無法透過按壓電源鍵發出的開機命令CMD讓顯示裝置1在待機模式與開機模式之間做切換，即顯示裝置1無法正常開關機。

本發明的目的在提出一種具有支援POH功能的HDMI埠的顯示裝置，當顯示裝置透過具有支援POH功能的HDMI埠耦接具有外部電源供電的外部裝置時，即使顯示裝置短時間內先斷開交流電源再重新接通交流電源，顯示裝置仍可正常開關機。

為達到上述目的，本發明提出一種顯示裝置，包括HDMI埠、電源供應器、微控制器、POH開關電路與POH修正電路。HDMI埠支援POH功能。電源供應器接收外部之交流電源，並在待機模式下輸出待機電源，而在開機模式下輸出待機電源與工作電源。微控制器由待機電源供電，透過待機電源建立時的電壓爬升動作的觸發而進行軟體重置。POH開關電路包括P通道金氧半場效電晶體、N通道金氧半場效電晶體與寄生二極體。其中，P通道金氧半場效電晶體的源極耦接待機電源，P通道金氧半場效電晶體的閘極用以接收與HDMI埠的熱插拔偵測引腳相關的熱插拔偵測信號，P通道金氧半場效電晶體的汲極耦接N通道金氧半場效電晶體的源極，N通道金氧半場效電晶體的汲極與閘極分別耦接HDMI埠的電源引腳與工作電源，寄生二極體的陽極與陰極分別耦接P通道金氧半場效電晶體的汲極與源極。

POH修正電路包括齊納（Zener）二極體、第一電阻器、第二電阻器、二極體、電容器、PNP雙極性電晶體、第三電阻器、NPN雙極性電晶體與第四電阻器。其中，齊納二極體的陰極耦接工作電源，齊納二極體的陽極耦接第一電阻器的第一端、第二電阻器的第一端與二極體的陽極，二極體的陰極耦接電容器的第一端與PNP雙極性電晶體的射極，第一電阻器的第二端與電容器的第二端耦接接地，PNP雙極性電晶體的基極與集極分別耦接第二電阻器的第二端與第三電阻器的第一端，第三電阻器的第二端耦接NPN雙極性電晶體的基極，NPN雙極性電晶體的集極耦接第四電阻器的第一端與N通道金氧半場效電晶體的閘極，NPN雙極性電晶體的射極耦接接地，第四電阻器的第二端耦接工作電源。

在本發明一實施例中，微控制器耦接熱插拔偵測引腳，微控制器根據熱插拔偵測引腳的電壓準位決定是否輸出熱插拔偵測信號。

在本發明一實施例中，顯示裝置包括電視或電腦顯示器。

綜上所述，本發明一實施例之顯示裝置，其POH開關電路根據工作電源以及與HDMI埠的熱插拔偵測引腳相關的熱插拔偵測信號，決定是否導通而將待機電源傳送到HDMI埠的電源引腳，此外，其POH修正電路根據工作電源，決定POH開關電路是否導通。當顯示裝置透過HDMI埠耦接具有外部電源供電的外部裝置時，即使顯示裝置短時間內先斷開交流電源再重新接通交流電源，仍可正常開關機。

為讓本發明上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述，但這並非實施或運用本發明具體實施方式的有限形式。此外，一些習知的且與本發明技術特徵無關係的元件均省略，而各實施例中相同或相似的符號代表相同或相似的元件。在本文中，當一元件被稱為「連接」或「耦接」至另一元件時，可以是一元件直接連接或耦接至另一元件；或是一元件與另一元件之間存在一或多個額外元件，亦即一元件經由一或多個額外元件而連接至另一元件。相對的，當一元件被稱為「直接連接」或「直接耦接」至另一元件時，其間沒有額外元件存在。

圖3為根據本發明一實施例之具有支援POH功能的HDMI埠的顯示裝置之電路方塊圖。請同時參見圖1與圖3，在圖1所示現有之顯示裝置1中加入POH修正電路15而構成本發明一實施例之顯示裝置1’。換句話說，本發明一實施例之顯示裝置1’包括HDMI埠11、電源供應器12、微控制器13、POH開關電路14與POH修正電路15，其中HDMI埠11、電源供應器12、微控制器13與POH開關電路14的耦接關係與工作原理已於前文敘述，不再贅述，而POH修正電路15耦接工作電源Vop與POH開關電路14。

圖4為圖3所示之POH開關電路14與POH修正電路15之電路圖。請同時參見圖3與圖4，POH修正電路15包括齊納二極體D21、第一電阻器R21、第二電阻器R22、二極體D22、電容器C21、PNP雙極性電晶體Q21、第三電阻器R23、NPN雙極性電晶體Q22與第四電阻器R24。其中，齊納二極體D21的陰極耦接工作電源Vop，齊納二極體D21的陽極耦接第一電阻器R21的第一端、第二電阻器R22的第一端與二極體D22的陽極，二極體D22的陰極耦接電容器C21的第一端與PNP雙極性電晶體Q21的射極，第一電阻器R21的第二端與電容器C21的第二端耦接接地，PNP雙極性電晶體Q21的基極與集極分別耦接第二電阻器R22的第二端與第三電阻器R23的第一端，第三電阻器R23的第二端耦接NPN雙極性電晶體Q22的基極，NPN雙極性電晶體Q22的集極耦接第四電阻器R24的第一端與N通道金氧半場效電晶體Q12的閘極，NPN雙極性電晶體Q22的射極耦接接地，第四電阻器R24的第二端耦接工作電源Vop。

與圖2所示相比較，圖4所示N通道金氧半場效電晶體Q12的閘極透過電阻器R14與電容器C12耦接第四電阻器R24，再透過第四電阻器R24耦接工作電源Vop，電阻器R14與電容器C12用以對工作電源Vop提供穩壓濾波功能，第四電阻器R24用以提供NPN雙極性電晶體Q22導通時限流保護功能。此外，NPN雙極性電晶體Q22的集極透過電阻器R14與電容器C12耦接N通道金氧半場效電晶體Q12的閘極

當顯示裝置1’接通交流電源Vac且進入開機模式建立起工作電源Vop時，齊納二極體D21會導通，PNP雙極性電晶體Q21的射極電壓即是工作電源Vop提供的電壓（相當於第一電阻器R21的壓降）減去二極體D22的順向導通壓降（約0.7 V），PNP雙極性電晶體Q21的基極電壓即是工作電源Vop提供的電壓減去第二電阻器R22的壓降，此時PNP雙極性電晶體Q21的射極對基極電壓會不夠大而使PNP雙極性電晶體Q21不導通，進而NPN雙極性電晶體Q22的基極對射極電壓會不夠大而使NPN雙極性電晶體Q22不導通，所以POH修正電路15不影響POH開關電路14。因此，在工作電源Vop已建立而使N通道金氧半場效電晶體Q12導通下，當顯示裝置1’透過具有支援POH功能的HDMI埠11耦接不具有外部電源供電的外部裝置時，微控制器13監控到HDMI埠11耦接外部HDMI埠而輸出的熱插拔偵測信號HPD會控制P通道金氧半場效電晶體Q11導通，待機電源Vsb透過導通的P通道金氧半場效電晶體Q11與N通道金氧半場效電晶體Q12傳送到HDMI埠11的電源引腳111以供電給外部裝置。

此外，在工作電源Vop已建立而使N通道金氧半場效電晶體Q12導通下，當顯示裝置1’透過具有支援POH功能的HDMI埠11耦接具有外部電源供電的外部裝置時，外部裝置因為具有外部電源供電而不會有接受HDMI埠11供電的線路設計，使得待機電源Vsb無法透過HDMI埠11的電源引腳111傳送到外部裝置，反而外部裝置會透過HDMI埠11的電源引腳111以及POH開關電路14中導通的N通道金氧半場效電晶體Q12與寄生二極體D11而傳送電源到顯示裝置1的待機電源Vsb。當顯示裝置1短時間內先斷開交流電源Vac再重新接通交流電源Vac時，POH修正電路15會影響POH開關電路14，即POH修正電路15會根據工作電源Vop的電壓變化監控到交流電源Vac斷開而控制POH開關電路14中的N通道金氧半場效電晶體Q12變成不導通，使外部裝置無法反向供電給待機電源Vsb，待機電源Vsb的電壓會因交流電源Vac斷開而下降到夠低，以便接著重新接通交流電源Vac後透過待機電源Vsb建立時的電壓爬升動作觸發微控制器13進行軟體重置以便重新進入待機模式並進而能正常進入開機模式。

下面說明當顯示裝置1’短時間斷開交流電源Vac時，POH修正電路15如何影響POH開關電路14。當交流電源Vac斷開時，電源供應器12透過轉換交流電源Vac而產生的待機電源Vsb與工作電源Vop的電壓準位均開始下降。由於電容器C21的儲能功能，PNP雙極性電晶體Q21的射極電壓下降的速度比基極電壓下降的速度慢，使得工作電源Vop的電壓準位下降到某一程度時就會因為PNP雙極性電晶體Q21的射極對基極電壓變足夠大而使PNP雙極性電晶體Q21導通，進而NPN雙極性電晶體Q22的基極對射極電壓變足夠大而使NPN雙極性電晶體Q22導通，N通道金氧半場效電晶體Q12的閘極相當於耦接接地，N通道金氧半場效電晶體Q12的閘極對源極電壓變不夠大而使N通道金氧半場效電晶體Q12變不導通，達到影響POH開關電路14而使外部裝置無法反向供電給待機電源Vsb。

綜上所述，本發明一實施例之顯示裝置1’，其POH開關電路14根據工作電源Vop以及與HDMI埠11的熱插拔偵測引腳112相關的熱插拔偵測信號HPD，決定是否導通而將待機電源Vsb傳送到HDMI埠11的電源引腳111，此外，其POH修正電路15根據工作電源Vop，決定POH開關電路14是否導通。當顯示裝置1’透過HDMI埠11耦接具有外部電源供電的外部裝置時，即使顯示裝置1’短時間內先斷開交流電源Vac再重新接通交流電源Vac，仍可正常開關機。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視所附的申請專利範圍所界定者為準。

1、1’‧‧‧顯示裝置

11‧‧‧HDMI埠

111‧‧‧電源引腳

112‧‧‧熱插拔偵測引腳

12‧‧‧電源供應器

13‧‧‧微控制器

14‧‧‧POH開關電路

15‧‧‧POH修正電路

C11、C12、C21‧‧‧電容器

D11、D12‧‧‧寄生二極體

D21‧‧‧齊納二極體

D22‧‧‧二極體

Q11‧‧‧P通道金氧半場效電晶體

Q12‧‧‧N通道金氧半場效電晶體

Q13‧‧‧NPN雙極性電晶體

Q21‧‧‧PNP雙極性電晶體

Q22‧‧‧NPN雙極性電晶體

R11～R15‧‧‧電阻器

R21‧‧‧第一電阻器

R22‧‧‧第二電阻器

R23‧‧‧第三電阻器

R24‧‧‧第四電阻器

CMD‧‧‧開機命令

HPD‧‧‧熱插拔偵測信號

PS_ON‧‧‧電源開啟信號

Vac‧‧‧交流電源

Vop‧‧‧工作電源

Vsb‧‧‧待機電源

圖1為一種現有之具有支援POH功能的HDMI埠的顯示裝置之電路方塊圖； 圖2為圖1所示之POH開關電路之電路圖； 圖3為根據本發明一實施例之具有支援POH功能的HDMI埠的顯示裝置之電路方塊圖；以及 圖4為圖3所示之POH開關電路與POH修正電路之電路圖。

Claims (3)

1. 一種顯示裝置，包括： 一高解析度多媒體介面（High Definition Multimedia Interface，HDMI）埠，支援一HDMI供電（Power on HDMI，POH）功能； 一電源供應器，接收外部之一交流電源，並在一待機模式下輸出一待機電源，而在一開機模式下輸出該待機電源與一工作電源； 一微控制器，由該待機電源供電，透過該待機電源建立時的電壓爬升動作的觸發而進行軟體重置； 一POH開關電路，包括一P通道金氧半場效電晶體、一N通道金氧半場效電晶體與一寄生二極體，其中，該P通道金氧半場效電晶體的源極耦接該待機電源，該P通道金氧半場效電晶體的閘極用以接收與該HDMI埠的一熱插拔偵測引腳相關的一熱插拔偵測信號，該P通道金氧半場效電晶體的汲極耦接該N通道金氧半場效電晶體的源極，該N通道金氧半場效電晶體的汲極與閘極分別耦接該HDMI埠的一電源引腳與該工作電源，該寄生二極體的陽極與陰極分別耦接該P通道金氧半場效電晶體的汲極與源極；以及 一POH修正電路，包括一齊納二極體、一第一電阻器、一第二電阻器、一二極體、一電容器、一PNP雙極性電晶體、一第三電阻器、一NPN雙極性電晶體與一第四電阻器，其中，該齊納二極體的陰極耦接該工作電源，該齊納二極體的陽極耦接該第一電阻器的第一端、該第二電阻器的第一端與該二極體的陽極，該二極體的陰極耦接該電容器的第一端與該PNP雙極性電晶體的射極，該第一電阻器的第二端與該電容器的第二端耦接接地，該PNP雙極性電晶體的基極與集極分別耦接該第二電阻器的第二端與該第三電阻器的第一端，該第三電阻器的第二端耦接該NPN雙極性電晶體的基極，該NPN雙極性電晶體的集極耦接該第四電阻器的第一端與該N通道金氧半場效電晶體的閘極，該NPN雙極性電晶體的射極耦接接地，該第四電阻器的第二端耦接該工作電源。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中，該微控制器耦接該熱插拔偵測引腳，該微控制器根據該熱插拔偵測引腳的電壓準位決定是否輸出該熱插拔偵測信號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中，該顯示裝置包括電視或電腦顯示器。