节能电路设计:从输入或输出端反向供电
让您的最新逻辑电路运行起来,一切都按设计要求运行。然后关掉电源,电路却依然工作。这是怎么回事?
在当今世界,使用的都是即插即用型器件而且强调省电,因此通常有多个电压源。为了节能,我们可能会通过关闭电路中的某些部分来省电。对于电池供电设备更是如此,其可帮助您尽可能多的省电。
如果器件的输入或输出端有一个钳位二极管,而且输入或输出在其上提供有电压,那么该部件便可通过二极管给 Vcc 上电。输入或输出电压将传输至 Vcc 引脚,而且 Vcc 电压等于输入或输出端电压 -1VT。这被称为“反向供电。由于现在电压位于 Vcc 引脚,因此它可传输至该电路的其它器件并为它们供电。
如何知道器件是否有可为该器件反向供电的二极管?
所有标准逻辑器件都在输入或输出上有 ESD 保护二极管。这些二极管不仅可用于 ESD 保护,而且还可提供电压钳位功能,以防输入或输出超过 Vcc 或低于接地。这些二极管有多种不同的配置,主要取决于它们属于那个产品系列。所有器件在输入及输出引脚上都有接地二极管。有些器件的保护二极管采用的配置方式能防止器件被反向供电。
任何具有 Ioff 特性的器件在 Vcc 为 0V 时都会将输入和输出设置成高阻抗,不会被反向供电。这里有一些配置和规范将告诉您是否有二极管以及器件是否会被反向供电。
确定二极管的最佳方法是看绝对最大值规范 Iik 和 Iok。如果电流极限是 (+/-),那么就有一个连接 Vcc 和接地的二极管。如果只有 (–) 电流,那么就只有一个连接接地的二极管。请看一下这些实例:
(注意:即使没有显示钳位二极管,实际上也有 ESD 电路,其中二极管为背靠背配置,因此不会出现反向供电。)
1) 输入或输出端无 VCC 钳位
这种器件无法反向供电
在绝对最大值规范下
或
在绝对最大值规范下
在推荐规范下
或
2) 输入端无 Vcc 钳位,但输出端有 Vcc 钳位
该器件可从输出端反向供电。
在绝对最大值规范下
在推荐规范下
3) 输入及输出都有 Vcc 钳位
该器件可从输入或输出端反向供电
在绝对最大值规范下
在推荐规范下
另一种使器件可获得反向供电的方法是通过打开接地来关闭部件。如果任何输入或输出端连接至接地,那么该接地就可经过二极管。我们绝对不推荐通过打开接地连接来关断电源。
因此,下次在考虑节能电路的关断部分时,应该记住这些事项。您是否还有其它诀窍?
【相关信息】液晶显示器节能电路介绍
由于液晶显示器是整个微型计算机系统中消耗功率较多的部件之一,因此,一般要求显示器应具有绿色节能功能。例如,在键盘较长时间内没有字符输入时,计算机主机控制显示器相关电路停止正常工作,或者使显示器电源电路进入休眠状态,这样可以使显示器消耗的功率减到很小,以达到节能的目的。
目前生产的各种计算机和液晶显示器都设计有绿色节能功能。绿色节能显示器必须满足“能源之星(Energy Star)”协议。该协议是由美国环保署所颁布的,协议规定:显示器在非正常工作状态时的功耗不能超过30W。该协议是一个粗糙的NUTEK/TCO节能建议条例,是根据瑞典有效能源部门和贸易联合会联盟的协议制定的,其目的是限制省电时功耗降至1W,见表1。
表1能源之星和NUTEK/TC0协议
目前,达到能源之星和NUTEK/TC0要求的设计方案为VESA(视频电子标准协会)的DPMS(显示器电源管理控制信号)标准。符合这些标准的显示器都具备电源管理系统。它是指当用户长时间开机且不使用时,显示器会自动转人节电的状态,屏幕上无任何显示。要实现这一点,除了显示器要具备这一功能外,主机也要具有相应的功能,两者之间须相互配合。
1.从VGA接口接收模拟信号电源管理系统
显示器输入模拟信号时,目前采用电源管理系统DPMS(Display Power Management Signal),DPMS是由视频电子委员会(VESA)提出的显示器件电源管理标准。一般的显示器件都能符合该标准,通常有四级电源管理模式:正常(Normal)、待机(Standby)、挂起(Suspend)和关闭(Turn off),具体情况见表2。它主要是根据计算机主机的工作状况,设置主机显卡输出行场同步信号的有无,显示器则根据输入行场同步信号的组合情况对整机耗电进行控制。
表2 显示器电源管理的四种状态
①正常工作状态:显示器被激活,并得到两个同步信号,进人正常字符、图形显示状态。
②待机状态:此时显卡只输出场同步信号,而停止输出行同步信号,功率消耗减少20%。
③挂起状态:显卡输出行同步信号而不输出场同步信号。此模式根据能源之星要求功耗应该小于30W。至于全屏幕亮度恢复正常的时间,基本要求不大于5s。
④关闭状态:此时显卡同时停止输出行、场同步信号,使显示器“黑屏”,并切断几乎全部的电源输出,有的甚至使显示器的电源电路都处于间歇振荡状态,以尽可能地节约功耗。DPMS规定关闭电源时的最大功耗为8W,大多数达到要求的显示器都不超过5W,在关闭状态下,显示器恢复的时间较长,一般在20s左右。
目前,大部分液晶显示器并没有设置以上四种状态,大多只设置其中的两种或三种(正常状态和关闭状态是必须设置的)。为简化分析,在介绍节能电路时,如果不做特殊说明,一般将“待机状态”、“挂起状态”或“关闭状态”都称为“节能状态”。
2.从DVI接口接收数字信号电源管理系统
由以上介绍可知,从VGA接口接收模拟信号时,液晶显示器是根据输入的行场同步信号的有无来进行电源管理的,那么,当液晶显示器从DVI数字接口输人信号时是如何识别的呢?
在液晶显示器中,对于DVI数字信号的检测,一般都是通过TMDS接收电路(安装在液晶显示器的驱动板上)来进行的,当TMDS接收到的DE信号停止时间超过1s,或者TMDS时钟信号频率低于22.5MHz的持续时间超过1s时,液晶显示器驱动板上的TMDS接收电路都会向驱动板上的MCU输出一个标识信号(常称为SCDT),MCU会认为DVI接口中没有传输数字视频信号,可根据此标识信号进行电源管理。
3.液晶显示器常见节能控制方法
无论连接哪种输人接口,显示器进入节能状态时,驱动板上的A/D转换电路、主控电路,以及液晶面板电路、高压板等,一般都要停止工作或进入节能状态,是由驱动板上的MCU通过节能控制引脚进行控制的。
责任编辑:Davia
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