CN201039354Y - 一种低功耗电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低功耗电路，包括外部信号源接口、电源电路、主处理芯片、对外部信号源设备输入的信号进行处理的信号处理模块、以及一电源开关电路；其中，所述电源开关电路的输入端连接直流电源，控制端接收主处理芯片发出的控制信号，输出端连接所述信号处理模块的供电端；所述主处理芯片的输入端接收所述外部信号源接口的电源端发出的高低电平信号，在检测到其输入端有高电平输入、且信号源通道切换至所述接口时控制所述电源开关电路的输入端与输出端连通。本实用新型通过控制接收设备仅在有信号源接入、且信号源通道切换到此接口上时，才控制接口电路中的多通道切换电路及信号处理模块上电工作，从而有效解决了资源浪费问题。
Description
技术领域
本实用新型属于节能设计技术领域，具体地说，是涉及一种应用于信号源接口电路的低功耗节能电路设计。
背景技术
随着液晶电视机的迅速发展，市场要求的不断提升，多功能多接口已经成为液晶电视机的必备，在这种情况下，HDMI接口的优点突现出来。HDMI即高清晰度数字多媒体接口，可以提供高达5Gbps的数据传输带宽，而且，只需要一条HDMI线便可以同时传送影音信号，而不像现在需要多条线材来连接。同时，由于无需进行数/模或者模/数转换，能取得更高的音频和视频传输质量。对消费者而言，HDMI技术不仅能提供清晰的画质，而且大大简化了家庭影院系统的安装。一般的高端机上都设置有2个以上的HDMI接口，对于多个接口，就必然要涉及到信号源的开关切换。目前的做法都是让开关电路部分及HDMI信号处理电路部分一直处于工作状态，而这样无疑会带来资源的浪费，与新时代所倡导的环保电视理念背道而驰。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术中信号源接口处理电路在整机运行时一直处于工作状态所导致的能源浪费问题，提供了一种新型的低功耗电路，通过对信号源接口处理电路的供电电源进行管理，仅在整机切换到此信号源接口时才控制所述接口信号处理电路上电工作，从而有效降低了功耗，节约了电能。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种低功耗电路，包括外部信号源接口、电源电路、主处理芯片、对外部信号源设备输入的信号进行处理的信号处理模块、以及一电源开关电路；其中，所述电源开关电路的输入端连接直流电源，控制端接收主处理芯片发出的控制信号，输出端连接所述信号处理模块的供电端；所述主处理芯片的输入端接收所述外部信号源接口的电源端发出的高低电平信号，在检测到其输入端有高电平输入、且信号源通道切换至所述接口时控制所述电源开关电路的输入端与输出端连通。
其中，所述直流电源可以由通过所述外部信号源接口的电源端输入的直流电压提供。
进一步地，所述外部信号源接口包含有多路，为了达到选通目的，在所述电源开关电路中包含有一多通道开关芯片，所述多通道开关芯片的多路输入端分别与多路外部信号源接口的电源端对应连接，通道选择端接收所述主处理芯片发出的控制信号，输出端连接所述信号处理模块的供电端。
其中，所述主处理芯片发出的控制信号为通道选择控制信号，通过主处理芯片的GPIO口输出。
为了进一步达到降低功耗的目的，本实用新型对用于多路外部信号源接口的信号端子进行选择切换的多通道切换电路也进行了节能设计；所述多通道切换电路的多组备选通道分别与多路外部信号源接口的信号传输端子对应连接，其通道选择端接收主处理芯片发出的控制信号，公共端连接所述信号处理模块的相应信号端子；为了使所述的多通道切换电路仅在用户将信号源通道切换到此接口上、且该接口有信号输入时上电工作，将所述多通道切换电路的电源端连接所述电源开关电路的输出端，即通过控制所述多通道切换电路的工作时间，达到节能降耗的目的。
其中，连接电源开关电路输入端的直流电源由电源电路提供。
具体来讲，在所述电源开关电路中还包含有一NPN型三极管和一P沟道场效应管，所述NPN型三极管的基极连接所述主处理芯片的控制信号输出端，发射极接地，集电极经第一分压电阻一方面连接所述P沟道场效应管的栅极，另一方面通过第二分压电阻连接所述电源电路的输出端；所述P沟道场效应管的源极连接所述电源电路的输出端，漏极连接所述多通道切换电路的电源端。
其中，所述主处理芯片发出的控制信号为开关控制信号，通过其另一路GPIO口输出。
再进一步地，所述外部信号源接口为HDMI接口，其热拔插检测信号端连接一握手信号选通电路；所述握手信号选通电路的控制端接收所述主处理芯片发出的控制信号，选通通道分别连接所述HDMI接口的电源端和热拔插检测信号端；在主处理芯片检测到所述HDMI接口的电源端有高电平输入时，控制所述握手信号选通电路动作，连通所述HDMI接口的电源端和其热拔插检测信号端。
具体来讲，在所述握手信号选通电路中包含有一NPN型三极管，所述三极管的基极接收所述主处理芯片发出的控制信号，发射极接地，集电极一方面连接所述HDMI接口的热拔插检测信号端，另一方面通过电阻连接所述HDMI接口的电源端。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过对外部信号源接口的外围电路进行设计，改变了以往外部信号源接口电路中多通道切换电路及信号处理模块在接收设备运行后一直处于供电状态的工作模式，而是仅在有信号源设备插入、且接收设备的信号源通道切换到此接口上时，其多通道切换电路及信号处理模块才正常供电工作，从而有效解决了资源浪费的问题，节约了电能，实现了外部信号源通道的可靠切换控制。
附图说明
图1是本实用新型中HDMI接口的端口定义及握手信号选通电路原理图；
图2是本实用新型中电源开关电路的其中一部分电路原理图；
图3是本实用新型中电源开关电路的另外一部分电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明。
本实用新型为了达到外部信号源接口及其信号处理电路的节能降耗目的，在所述接口电路中设置了一电源开关电路，所述电源开关电路的输入端连接一直流电源，控制端接收主处理芯片发出的控制信号，输出端连接所述信号处理模块的供电端；所述主处理芯片的输入端接收所述外部信号源接口的电源端发出的高低电平信号，在检测到其输入端有高电平输入、且信号源通道切换至所述接口时控制所述电源开关电路的输入端与输出端连通。本实用新型通过改变所述电源开关电路的开关状态，进而实现对外部信号源接口电路的供电控制，使其仅在有信号源设备插入、且接收设备的信号源通道切换到此接口上时通电工作，从而不仅实现了对外部信号源接口的可靠控制，而且降低了接收设备的功耗，提高了整机品质。
在仅设置有一路外部信号源接口的接收设备中，所述电源开关电路可以简单的采用一开关元件(如三极管、场效应管、继电器等部件)实现。以NPN型三极管为例，所述三极管的基极接收主处理芯片发出的控制信号，集电极连接所述的直流电源，发射极连接所述信号处理模块的供电端。在接收设备检测到有信号源设备插入、且接收设备的信号源通道已经切换到此接口上时，发出高电平控制信号使三极管导通，从而控制所述的直流电源为信号处理模块供电，完成信号的正常处理输出。当然，所述直流电源同样也可以采用所述外部信号源接口的供电端输出的直流电压提供。
当在接收设备上同时设置有多路外部信号源接口时，为了进一步达到节能降耗的目的，对接口电路中用于对多路信号源进行选通切换的多通道切换电路的工作电源进行开关控制，使其在接收设备检测到有信号源接入、且接收设备的信号源通道已经切换到此接口上时上电工作，以达到节约能源的目的。
实施例一，下面以两路HDMI接口为例具体阐述所述低功耗电路的连接关系及工作原理。
图1为其中一路HDMI接口P15的端口定义，其18脚是HDMI接口P15的电源端，通过18脚输入的+5V直流电源PWR5V-1由外部信号源设备提供，不依赖于接收设备的工作状态，连接接收设备中主处理芯片的输入端，实现主处理芯片对外部信号源设备是否插入的检测。所述输入端可以采用主处理芯片的其中一路GPIO口实现。
在本实用新型的电源开关电路中包含有一多通道开关芯片，可以选择如图3所示的型号为TS5A3157DCKR的双路开关芯片U36实现。所述双路开关芯片U36的两路输入端N0、NC分别经电阻R325、R326和开关二极管连接所述两路HDMI接口的电源端，即18脚；通道选择端IN通过电阻R324连接主处理芯片的GPIO_16口，接收所述主处理芯片发出的控制信号；输出端COM连接信号处理模块的供电端。所述信号处理模块可以是单独的信号处理电路，亦可以集成在所述的主处理芯片中，本实用新型不对此进行限制。
当HDMI信号发生设备连接在接收设备上时，通过其HDMI接口的18脚输入+5V直流电压PWR5V_1或PWR5V_0，将与其连接的主处理芯片的GPIO口置高，则主处理芯片判断为有HDMI信号接入，同时，当EDID、HDCP均连接无误时，主处理芯片将HDMI接口的热拔插检测信号端HOTPLU，即19脚电位置高，向所述HDMI信号发生设备输出热拔插检测信号，建立起HDMI信号发生设备与接收设备之间的通信通路，控制HDMI信号发生设备向接收设备输出音视频信号。
在所述主处理芯片与HDMI接口之间连接有一握手信号选通电路，所述握手信号选通电路的控制端接收主处理芯片发出的控制信号，选通通道分别连接所述HDMI接口的电源端(18脚)和热拔插检测信号端(19脚)；在主处理芯片检测到所述HDMI接口的电源端(18脚)有高电平输入时，控制所述握手信号选通电路动作，连通所述HDMI接口的18脚和19脚。
图1中，采用一NPN型三极管Q22配合简单的外围电路组成所述的握手信号选通电路。图示的GPIO_2_1是主处理芯片的其中一路GPIO口，输出热拔插检测控制信号，经串联电阻R372连接所述三极管Q22的基极，所述三极管Q22的发射极接地，集电极一方面连接所述HDMI接口P15的19脚，并经分压电阻R363接地，另一方面通过分压电阻R364连接所述HDMI接口P15的18脚。
当主处理芯片判断为有HDMI信号接入、同时EDID、HDCP均连接无误时，通过其GPIO_2_1口输出低电平信号，三极管Q22截止，从HDMI接口P15的18脚输入的+5V直流电压在分压电阻R364、R363的作用下向其19脚输出高电平热拔插检测信号，控制外部HDMI信号发生设备通过接口P15的差分信号端RX1_0、RX1_0B、RX1_1、RX1_1B、RX1_2、RX1_2B、RX1C、RX1CB向接收设备输出音视频信号。此时，主处理芯片对当前的信号源通道source进行判断，若选中所述HDMI接口，则通过其GP1O_16口输出高电平或低电平控制信号，如图3所示，进而对PWR5V_0或者PWR5V_1进行切换，输出5V直流电压PWR5V，为信号处理模块进行供电，控制其上电工作。当接收设备处于非HDMI source时，PWR5V不输出5V，信号处理模块不工作，以降低功耗。
当没有外部信号源设备插入或者插入的外部信号源设备处于关机状态，没有信号输入或者EDID、HDCP连接有误时，所述主处理芯片通过其GPIO_2_1口输出高电平信号，控制三极管Q22导通，使HDMI接口P15的19脚接地，从而阻止外部信号源设备向接收设备发送音视频信号。
在所述接收设备中，两路HDMI接口的信号传输端子，包括差分信号端RX1_0、RX1_0B、RX1_1、RX1_1B、RX1_2、RX1_2B、RX1C、RX1CB；轻触操作端CEC和I2C总线端SCL、SDA分别与一多通道切换电路的两组备选通道对应连接；所述多通道切换电路可以采用一多通道切换芯片TMDS341A实现，其通道选择端接收主处理芯片发出的控制信号，公共端连接所述信号处理模块的相应信号端子，在主处理芯片的控制作用下，将用户选中的外部信号源数据切换输出到所述的信号处理模块中进行音视频处理，进而实现音视频信号的播放输出。
为了使所述的多通道切换电路仅在用户将信号源通道切换到此接口上、且该接口有信号输入时上电工作，将所述多通道切换电路的电源端连接所述电源开关电路的输出端，即通过控制所述多通道切换电路的工作时间，达到节能降耗的目的。
为实现上述目的，在本实用新型的电源开关电路中还包含有如图2所示的电路结构。其中，GPIO_9为主处理芯片的其中一路GPIO口，输出开关控制信号，通过电阻R180连接NPN型三极管Q16的基极，并经上拉电阻R346连接+3.3V直流电源。所述NPN型三极管Q16的发射极接地，集电极经第一分压电阻R183一方面连接所述P沟道场效应管U50的栅极，另一方面通过第二分压电阻R185连接电源电路的+3.3V直流电源输出端AV33。所述P沟道场效应管U50的源极连接直流电源输出端AV33，漏极连接所述多通道切换电路的电源端AV33_HDMI。
当主处理芯片检测到有HDMI信号接入、且用户切换到所述的信号源通道HDMI source上时，主处理芯片的GPIO_9口输出高电平，三极管Q16导通，使P沟道场效应管U50的栅极电压低于其源极电压，进而控制P沟道场效应管U50导通，向所述多通道切换电路的电源端AV33_HDMI输出+3.3V直流电压，使其进入工作状态。否则，主处理芯片的GPIO_9口输出低电平，P沟道场效应管U50截止，AV33_HDMI端不输出3.3V，多通道切换电路断电不工作，进而完成其智能控制。
本实用新型通过采用上述电源开关电路，仅在有HDMI信号源设备插入、且接收设备当前切换到HDMI source时，其HDMI多通道切换电路以及HDMI信号处理模块上电工作，从而有效降低了整机功耗，节约了电能。本实用新型的电源开关电路同样也可以应用在具有更多路HDMI接口的接收设备中，或者具有多路DVI接口的接收设备中，本实用新型不限于此。
所述接收设备可以是目前家庭中普遍使用的电视机等电器设备，本实用新型不对此进行具体限制。
上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种低功耗电路，包括外部信号源接口、电源电路、主处理芯片以及对外部信号源设备输入的信号进行处理的信号处理模块；其特征在于：在所述低功耗电路中还包含有一电源开关电路，所述电源开关电路的输入端连接直流电源，控制端接收主处理芯片发出的控制信号，输出端连接所述信号处理模块的供电端；所述主处理芯片的输入端接收所述外部信号源接口的电源端发出的高低电平信号，在检测到其输入端有高电平输入、且信号源通道切换至所述接口时控制所述电源开关电路的输入端与输出端连通。
2.根据权利要求1所述的低功耗电路，其特征在于：所述直流电源为通过所述外部信号源接口的电源端输入的直流电压。
3.根据权利要求2所述的低功耗电路，其特征在于：所述外部信号源接口包含有多路，在所述电源开关电路中包含有一多通道开关芯片，所述多通道开关芯片的多路输入端分别与多路外部信号源接口的电源端对应连接，通道选择端接收所述主处理芯片发出的控制信号，输出端连接所述信号处理模块的供电端。
4.根据权利要求3所述的低功耗电路，其特征在于：所述主处理芯片发出的控制信号为通道选择控制信号，通过主处理芯片的GPIO口发出。
5.根据权利要求1所述的低功耗电路，其特征在于：所述外部信号源接口包含有多路，其信号传输端子通过一多通道切换电路连接所述的信号处理模块，所述多通道切换电路的电源端连接所述电源开关电路的输出端。
6.根据权利要求1或5所述的低功耗电路，其特征在于：连接所述电源开关电路输入端的直流电源由电源电路提供。
7.根据权利要求6所述的低功耗电路，其特征在于：在所述电源开关电路中还包含有一NPN型三极管和一P沟道场效应管，所述NPN型三极管的基极连接所述主处理芯片的控制信号输出端，发射极接地，集电极经第一分压电阻一方面连接所述P沟道场效应管的栅极，另一方面通过第二分压电阻连接所述电源电路的输出端；所述P沟道场效应管的源极连接所述电源电路的输出端，漏极连接所述多通道切换电路的电源端。
8.根据权利要求7所述的低功耗电路，其特征在于：所述主处理芯片发出的控制信号为开关控制信号，通过其另一路GPIO口输出。
9.根据权利要求1或3或5所述的低功耗电路，其特征在于：所述外部信号源接口为HDMI接口，其热拔插检测信号端连接一握手信号选通电路；所述握手信号选通电路的控制端接收所述主处理芯片发出的控制信号，选通通道分别连接所述HDMI接口的电源端和热拔插检测信号端；在主处理芯片检测到所述HDMI接口的电源端有高电平输入时，控制所述握手信号选通电路动作，连通所述HDMI接口的电源端和其热拔插检测信号端。
10.根据权利要求9所述的低功耗电路，其特征在于：在所述握手信号选通电路中包含有一NPN型三极管，所述三极管的基极接收所述主处理芯片发出的控制信号，发射极接地，集电极一方面连接所述HDMI接口的热拔插检测信号端，另一方面通过电阻连接所述HDMI接口的电源端。
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