极低耗电的显示控制电路与相关方法

专利名称：极低耗电的显示控制电路与相关方法
技术领域：
本发明有关于显示控制电路的耗电，特别是有关于一种极低耗电(Ultra-low power)的显示控制电路与相关方法。
背景技术：
图1为现有技术的显示器内部的显示电路方块图100，包含电源电路110、缩放控 制器120以及背光模块130，电源电路110经由交流电源112供电转换成适当电压114、 116，而分别供电给背光模块130及缩放控制器120的运作。显示电路方块图100可以应 用于计算机监视器(monitor)、模拟电视或者数字电视当中。在节能减碳的世界潮流中，众 厂商皆致力于显示器于待机状态下的耗电量的节省，现有技术利用交流/直流转换(AC/DC conversion)的电源电路110进行省电。因此十分殷切需要发展出一套可以低成本实现的极低耗电的显示电路与相关方法。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种极低耗电的显示控制电路与相关方法，可 有效达到显示器于待机状态下耗电量节省，并实现低成本。为了解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案本发明提供一种极低耗电电源转换控制器，包括具有一次侧以及二次侧的变压 器、耦接至变压器的电容，稳压器、显示控制器以及电压比例单元；变压器用以于一次侧接 收高压直流电压以转换成直流电压于二次侧；电容用以稳定直流电压；稳压器耦接至电 容，用以接收直流电压并产生直流稳压输出；显示控制器耦接至稳压器，用以接收直流稳压 输出而运作；电压比例单元耦接至显示控制器以及变压器的二次侧，用以接收参考电压并 提供一电压比例于二次侧；使得显示控制器可于省电模式藉由通用型输入输出脚位改变电 压比例。本发明更提出一种极低耗电电源控制方法，包括显示控制器进入省电模式；显 示控制器改变电压比例以降低变压器的二次侧的输出电压位准；以及将二次侧的该输出电 压经由稳压器稳压以产生稳压输出供显示控制器于省电模式的运作。本发明采用的极低耗电的显示控制电路与相关方法，可有效实现显示器于待机状 态下耗电量节省，同时利用交流/直流转换的电源电路实现了低成本、极低耗电的显示电 路与相关方法的实现。


图1为现有技术显示器内部的显示电路方块图。图2为根据本发明具体实施例的极低耗电显示控制电路。图3为相关于图2实施例的主要波形图。
图4为根据本发明另一 具体实施例的极低耗电显示控制电路。
图5为根据本发明另一 具体实施例的极低耗电显示控制电路。
图6为根据本发明另一 具体实施例的极低耗电显示控制电路。
图7为根据本发明的具体实施例的极低耗电显示控制方法的流程图。
图8为根据本发明的一 具体实施例的极低耗电电源转换控制器。
图9为图8中极低耗电电源转换控制运作的主要讯号波形图。
图10为根据本发明的--具体实施例的极低耗电的电源转换方法流程图。
图11为根据本发明的--具体实施例的电源转换控制器。
图12为图11中电源转换控制器运作的主要讯号波形图。
图13为根据本发明的另一具体实施例的极低耗电显示控制电路。
图14为图13中输出电压讯号VCC5V’的信号波形图。
图15为根据本发明的具体实施例的极低耗电显示控制方法的流程图。
主要组件符号说明如下
100显示电路方块图
112交流电源
110电源电路
114,116电压讯号
120缩放控制器
130背光模块
300、400、500、1300显示控制电路
302交流电源
310整流器
320,420偏压电路
330,530,1330变压器
340、540、800、1100、1340 电源转换控制器
342、542、842、1142电流源
350,550,1350稳压器
360缩放控制器
370,570光耦合组件
560、1360显示控制器
810、820、1110、1120比较器
830,1130迟滞比较器
812,822讯号
811增益放大器
840,1140振荡器
850,1150电压调节器
860,1160正反器
870、872、1170与门
880,1180缓冲器
890892
控制电路 894、896
或门
反相器1370FlA、BNTC
电压比例单元SW，开关VDDP、VDDP，、VCC14V、VCC14V，、VDD3V3、VDD3V3’C0MP、C0MP，、HV、HV，、VCC5Vsense、AC_0FFDRV、DRV，、VCC5V、VCC5V，Rll、R12、R13、R2、R4、R5、R6、R72、R80、R82、Rl，、R2D1、D21、D22、D3、D4、D5、D80Q1、Q2、Q3、Q4、Q8C1、C2、C3、C4、C1，、C2，V
熔丝 节点 电阻 开关
L管
号号号阻极 讯讯讯电二
晶体管 电容
分流调节器
具体实施例方式图2为根据本发明具体实施例的极低耗电显示控制电路300，交流电源302供应交 流电压给经过整流器310，例如80至220伏交流电压；经过整流器310整流输出直流电压给 偏压电路320与变压器(transformer) 330，例如是120至375伏直流电压，整流器310例如 是全桥式整流器；经过偏压电路320偏压为直流电压讯号VDDP供电给电源转换控制器340 运作，直流电压讯号VDDP例如是20伏直流电压，电源转换控制器340为模拟电路芯片，通 常封装为八个脚位，由于成本考虑有脚位数量的限制。变压器330利用线圈感应将其一次 侧的高压直流电压转换成其它适当的直流电压于二次侧输出，供其它电路运作，例如输出 直流电压讯号VCC14V与VCC5V，分别提供14伏与5伏直流电压，14伏直流电压可供应背光 模块的运作，例如冷阴极灯管或者发光二极管的背光模块的运作。直流电压讯号VCC5V经 过，稳压器350，例如低压差线性稳压器(low drop-out regulator，简称LDO) 350，稳压输 出直流电压讯号3V3而供电给缩放控制器360的运作。缩放控制器360根据变压器330输 出的直流电压讯号VCC5V上的电压状况控制电源转换控制器340的运作，举例而言，将直流 电压讯号VCC5V经过电阻R5、R6的分压讯号VCC5Vsense送进缩放控制器360的逐步逼近 缓存器模拟数字转换器(successive approximation ADC，简称SAR ADC)侦测直流电压讯 号VCC5V上的电压状况，熟知此技艺人士可以了解逐步逼近缓存器模拟数字转换器是低成 本可以实现的低速模拟数字转换器，或者，将分压讯号VCC5Vsense送进缩放控制器360的 一比较器(未示出)与一参考电压，例如4伏，侦测直流电压讯号VCC5V上的电压状况；然 后，缩放控制器360可利用通用型输入输出(general purpose 1/0，简称GPI0)脚位经过 光耦合组件(opto-coupler或称photocoupler) 370控制电源转换控制器340的补偿脚位 C0MP，回授控制电源转换控制器340的开启运作时机，达到极低耗电的目的。应注意到，熟知此技艺人士可以了解电源转换控制器340为模拟电路芯片，通常封装为八个脚位，其中 补偿脚位COMP于电源转换控制器340内部提供有电流源342，例如为200微安培(μ A)的 电流源。偏压电路320包括电阻Rll、R12、Rl3、二极管D21、D22、晶体管Ql、Q2、Q3。偏压 电路320利用电阻Rll、R12、晶体管Ql路径将高压直流电压偏压为直流电压讯号VDDP供 电给电源转换控制器340运作。电源转换控制器340利用电容器Cl所储存的电荷，于晶体管Ql关闭而停止供电 时，可以短暂供应电源转换控制器340的运作，但是，熟知此技艺人士可以了解电容器Cl亦 关系到电源启动时，真正开始供应正常直流电压运作所需要的时间，所以电容器Cl也不能 太大，例如为22微法拉(yF)。而缩放控制器360则可以利用电容器C2，于切断电源时，可 以短暂供应缩放控制器360的运作，典型地电容器C2相当大，例如为2000微法拉(μ F)，应 注意到电容器C2可提供的储存电力远较电容器Cl大。图2所显示的极低耗电显示控制电路300，在关闭系统电源后，利用电容器C2短暂 供电于缩放控制器360的运作，经过稳压器350稳压输出直流电压讯号3V3而供电给缩放 控制器360的运作，只要直流电压讯号VCC5V经过稳压器350稳压输出的直流电压讯号3V3 高于缩放控制器360的工作电压的状况下，皆可运作缩放控制器360，稳压器350的耗电量 极低，并使得直流电压讯号VCC5V与直流电压讯号3V3间的电压降LDODrop极小。假设缩 放控制器360的工作电压为3. 3伏，经由电容器C2的逐渐放电，只要直流电压讯号VCC5V 超过(3. 3伏+LDODrop)，皆可使缩放控制器360运作。在关闭系统电源后，缩放控制器360利用GPIO脚位送出讯号AC_0FF将缩放控 制器360的电压状态，经由电阻R4以及光耦合组件370反应给电源转换控制器340端以 汲取电流，电源转换控制器340则利用补偿脚位COMP使电流源342经由电阻R13、二极管 D21、D22与晶体管Q3供应此电流，举例而言，光耦合组件370的电流转换比例(current transfer ration，简称CTR)为1 1，则光耦合组件370两侧所汲取的电流为1 1，讯号 AC_0FF的主张(assertion)期间相关于直流电压讯号VCC5V的位准。当电源转换控制器 340于补偿脚位COMP感测到缩放控制器360的电压低于一预定位准时，短暂驱动讯号DRV 以打开晶体管Q4，短暂启动变压器330的一次侧汲取外部电源，以对电容Cl充电以及对变 压器330的二次侧的大电容C2充电，以供下个循环期间缩放控制器360的运作。图2中箭 头方向标示出几个电路分析中的主要电流流向，使得熟知此技艺人士可以更了解本实施例 的运作。对于电源转换控制器340，当主张讯号AC_0FF时，例如为高位准，光耦合组件370 产生耦合电流，经由节点A、二极管D21、D22与光耦合组件370汲取所需的耦合电流，使得 晶体管Q3的基极电压下降，导通晶体管Q3与二极管D21、D22，使得补偿脚位COMP上电压 下降，关闭晶体管Q2，使得晶体管Ql的基极电位下降而关闭晶体管Ql ；晶体管Q3具有电流 放大的作用，可以加速电流源342的放电速度，如果电源转换控制器340内的电流源342的 电流能力低，则可以省掉晶体管Q3，直接靠二极管D22进行放电。另一方面，当解主张讯号 AC_0FF时，例如为低位准，无感应电流产生，导通晶体管Ql而对电容Cl充电，然后补偿脚位 COMP上电压逐渐上升，导通晶体管Q2，使得晶体管Ql的基极接地而关闭晶体管Q1，使得电 源转换控制器340使用电容Cl所储存的电力，使得电容Cl放电；因此，藉由讯号AC_0FF的 主张与否控制电源转换控制器340运作与否，以控制电容Cl充电、放电循环运作。
图3是关于图2的极低耗电显示控制电路300的主要波形图，包括讯号AC_0FF、电 压讯号VDDP、讯号DRV、电压讯号VCC5V、感测讯号VCC5Vsense的间的波形关系图。配合图2 的极低耗电显示控制电路300进行说明，于此实施例中，讯号AC_0FF拉高之后，透过二极管 D2UD22与光耦合组件370快速地强迫电源转换控制器340内的电流源342放电拉低电位 并关闭晶体管Q1，强迫切断外部电源对电源转换控制器340的供电，且电压讯号VDDP被快 速的拉低，持续维持在0伏一段相当长的时间，达到省电的目的。讯号AC_0FF拉低之后，开 启晶体管Q1，对电容Cl充电，使得电压讯号VDDP快速上升，到达最高的电压后，例如20伏， 补偿脚位COMP上电压上升到预定位准，电源转换控制器340短暂地主张讯号DRV，例如由电 源转换控制器340内的脉波宽度调变(pulse width modulation，简称PWM)控制器短暂地 产生高低位准宽度调变的讯号DRV，或者由脉波频率调变(pulse frequency modulation, 简称PFM)控制器产生频率不同的讯号DRV，短暂地导通晶体管Q4，使得变压器330的一次 侧短暂导通对电容Cl充电以及对二次侧的大电容C2充电，例如将电压讯号VCC5V快速地 拉升到5伏，其可藉由与一比较器与一参考电压比较达成，或者例如对二次侧的大电容C2 充电一预定期间；只要在电压讯号VCC5V放电到预定电压之前，缩放控制器360皆可正常运 作监控感测讯号VCC5Vsense的变化，如此持续循环运作，举例而言，只要确保整个过程当 中电压讯号VCC5V皆大于(3. 3伏+电压降LDODrop)，即可正常运作。感测讯号VCC5Vsense 则显示对应电压讯号VCC5V的充放电变化。应注意到，电压讯号VDDP持续维持在0伏一段 相当长的时间，使得讯号DRV的驱动期间相隔很远，可以完全隔绝外部电源的消耗，达到极 低耗电的目的，经过电路仿真，总电力消耗约可达150毫瓦(mW)以下，而实际需要支出的额 外成本甚低，兼顾成本与效能两者的考虑。本实施例中其它辅助组件的运作，例如熔丝F1、 负温系数电阻NTC、电阻R2、电容C4等等，可以为熟知此技艺人士所了解便不再赘述。图4是根据本发明的另一具体实施例的极低耗电显示控制电路400，相较于图2的 实施例的差异在于偏压电路420，利用电阻R18提供偏压控制，并省略晶体管Q3，而最右端 则显示来自个人计算机的5伏讯号PC5V可以透过二极管D6耦接于电压讯号VCC5V，对电容 C2充电；而缩放控制器360也可被广泛整合于显示控制器(display controller)，应用于 模拟电视与数字电视，并不跳脱本发明的范畴。图5是根据本发明的另一具体实施例的极低耗电显示控制电路500，其主要源自 图2实施例的概念。类似的讯号亦采用前面讯号的标号，有助于了解本实施例的运作。主 要差异在于电源转换控制器540整合了图2中偏压电路320的类似组件，而显示控制器560 直接侦侧电压讯号VDD3V3，节省逐步逼近缓存器模拟数字转换器或者比较器的脚位；如前 面实施例所揭示，由显示控制器560侦侧电压讯号VDD3V3的变化，举例而言，确保侦侧电压 讯号VDD3V3高于3. 3伏。举例而言，在电压讯号VDD3V3高于3. 3伏前，可由显示控制器 560利用GPIO脚位主张讯号AC_0FF，经由光耦合组件570、补偿脚位COMP令电源转换控制 器540停止汲取外部电源；在电压讯号VDD3V3快落到3. 3伏前，由显示控制器560解主张 讯号AC_0FF，电源转换控制器540藉由打开内部开关(未示出)经由高压电源脚位HV由节 点B短暂地汲取外部电源，使得电源转换控制器540内部的受控电流源542，经由电压讯号 VDDp'对电容Cl充电，短暂地驱动讯号DRV，启动变压器530的一次侧，使得变压器530对 电容Cl充电以及对二次侧的大电容C2充电达一预定电压或者充电一预定期间。电源转换 控制器540长时间地切断外部电源，可以大幅降低牦电。箭头方向标示出几个电路分析中的主要电流流向，使得熟知此技艺人士可以更了解本实施例的运作。根据以上诸多实施例的揭示，熟知此技艺人士可以做出许多可能变化，仍不跳脱 本发明的范畴。举例而言，显示控制器560利用GPIO脚位控制讯号AC_0FF，经由电阻R4、 光耦合组件570，回授控制补偿脚位C0MP，而控制电源转换控制器540是否汲取外部电源， 可以有其它变化的可能，举例而言，可以修改光耦合组件570附近的电路，使得讯号AC_0FF 的高低位准相对于电源转换控制器540的运作相反；或者，搭配辅助电路使得GPIO脚位间 接控制光耦合组件570汲取电流的运作；或者，以上诸多实施例由GPIO脚位输出控制讯号 AC_0FF的位准，藉由修改光耦合组件570附近的电路，可使得GPIO脚位为输入方式运作，如 图6所示，光耦合组件570经由电阻R72耦接于显示控制器560的GPIO脚位，经由晶体管 Q8控制是否导通放电，当控制讯号CTRL被主张，导通晶体管Q8，于讯号COMP引发电源转换 控制器540类似前述实施例的运作。图7是根据本发明的具体实施例的极低耗电显示控制方法的流程图。于步骤702， 感测变压器二次侧的直流电压位准，举例而言，可以感测图2中讯号VCC5V的变化，或者直 接感测讯号VDD3V3的变化，举例而言，确保讯号VDD3V3皆高于3. 3伏；于步骤704，显示控 制器藉由GPIO脚位导通光耦合组件，控制电源转换控制器的补偿脚位，而关闭电源转换控 制器的运作，举例而言，如图5所示，显示控制器560可藉由GPIO脚位主张讯号AC_0FF增 加光耦合组件570的耦合电流的大小，而关闭电源转换控制器540的运作，或者，如图6所 示，光耦合组件570耦接于显示控制器560的GPIO脚位，藉由晶体管Q8形成放电路径，而 关闭电源转换控制器540的运作；于步骤706，当直流电压位准下降到达一预定位准时，经 由GPIO脚位降低光耦合组件的耦合电流的大小，控制电源转换控制器的补偿脚位，而启动 电源转换控制器的运作；于步骤708，短暂导通变压器的一次侧，对第一电容与第二电容短 暂充电，举例而言，如图5所示，藉由脉波宽度调变或者脉波频率调变控制晶体管Q4的闸 极，使得变压器530对第一电容Cl与二次侧的第二电容C2充电。图8是根据本发明的一具体实施例的极低耗电电源转换控制器800，具有HV、 VDDp, DRV、CS、COMP及GND等脚位，当应用到图5的实施例运作，图8各脚位外部电路的运 作如前述实施例所述。极低耗电电源转换控制器800包含比较器810、820、迟滞比较器830、 振荡器840、电流源842、电压调节器850、正反器860、与门870、872、缓冲器880、控制电路 890、电阻R80、R82、齐钠二极管D80。图9显示图8中极低耗电电源转换控制器800运作的主要讯号波形图，V(VDDP)、 V(COMP)、I (HV)、I (VDDp)、V(DRV)、5V讯号分别代表VDDp脚位的电压讯号、COMP脚位上的 电压讯号、HV脚位的电流大小、VDDp脚位的电流大小、DRV脚位的电压讯号、5V电压讯号。 电源转换控制器800刚启动时，HV脚位经由电流源842对VDDp脚位外的电容(未示出)充 电，当电位逐渐升高到迟滞比较器830的正端输入电压高于第一迟滞参考电压VDDH，迟滞 比较器830的输出位准为高，使得与门870的输出为高，致能电压调节器850输出工作电压 于讯号852供电源转换控制器800内部的运作；而且，迟滞比较器830的输出高位准经由或 门892与反相器894，关闭电流源842，终止HV脚位从外部汲取电流，此或门892与反相器 894控制路径保证只要迟滞比较器830的输出高位准会关闭电流源842阻绝外部的耗电。 振荡器840产生一方波讯号输出给SR正反器860的S输入端，而SR正反器860的R输入 端一开始为低位准，Q输出端转为高位准，当DRV脚位上被拉高位准，外部连接的晶体管(未示出)会被导通，电流感测(CS)脚位也会因此跟着被拉高位准，经过比较器810，SR正反 器860的R输入端会转变为高位准，当SR正反器860下一次接受触发时，R正反器860的S 输入端与R输入端分别为低位准与高位准，触发后，Q输出端转为低位准，也就是说，此电路 的运作，S输入端与R输入端的输入为准于触发时刚好都反相，以产生脉波宽度调变讯号于 DRV脚位上。举例而言，方波讯号为IMHz的方波讯号，降低极低耗电电源转换控制器800于 待机模式下的功耗，透过与门872与缓冲器880将方波讯号于DRV脚位上输出。接着，VDDp 脚位外的电容(未示出)将所储存的电力缓慢释出，直到迟滞比较器830的正端输入电压 到达第二迟滞参考电压VDDL，使得迟滞比较器830的输出位准由高转低，使得与门870的输 出为低，与门872的输出为低，DRV脚位的输出为低，关闭连接于其上的外部晶体管(未示 出)而关闭外部变压器(未示出)的一次侧，如图9所示，I (HV)讯号一开始汲取充电电流 I charge，于V (VDDP)从电压VDDH到电压VDDL，I (HV)讯号(从外部电源)消耗电流骤降为 Ihv-off。I (VDDp)对应释放出来的电流为Istartup与Ιορ，电流Iop供应电源转换控制器 800驱动DRV脚位上的方波讯号。接着，外部变压器的一次侧导通过后，二次侧的显示控制器(未示出)方获得电力 而可以运作，可以控制V(COMP)讯号。藉由前述实施例揭露的COMP脚位的控制，经由控制 COMP脚位上的补偿讯号，可以让产生脉波宽度调变讯号的时间间隔拉长、产生的真正时间 长度也缩短，但是仍让电源转换控制器800完全受监控的方式下运作，不致于让整个系统 失控无法唤醒。当V(COMP)讯号的电压拉低，强迫关闭振荡器840的运作，或者，响应于V(COMP) 讯号的电位高低而调变振荡器840的输出频率的高低，举例而言，V(COMP)讯号的电位高则 输出频率变高，V(COMP)讯号的电位低则输出频率变低，或反向运作，因此可以V(COMP)讯 号的电位高低可以影响电源转换控制器800的耗电量；而且控制比较器820将正端电压与 回授参考电压Voff比较后，低位准输出于回授控制讯号822，使得与门870的输出为低位 准，禁能电压调节器850的运作，关闭电源转换控制器800的内部电力供应，使得电源转换 控制器800进入极低耗电模式，电流I (VDDp)瞬间降低至Ioff，较佳地电流Ioff小于电流 0. l*Iop，或者更低，V(VDDP)电位的下降速度变的十分缓慢，也就是V(VDDP)电位下降斜率 变小，而且藉由控制V(COMP)讯号可以大幅拉长下次开始对外部电容充电的时间，降低整 个系统的耗电；应注意到，拉低V(COMP)讯号可以使得低位准输出于回授控制讯号822经由 反相器896与或门892强迫关闭电流源842，终止HV脚位从外部汲取电流，因为此时迟滞 比较器830的输出正处于高位准，已经关闭电流源842的运作。也就是说，简单的控制电路 890包含或门892以及反相器894、896可以适时控制电流源842启动与关闭的时机。再回到图8中，当停止拉低V(COMP)讯号的动作，也就是当控制COMP脚位上的电 压高过回授参考电压Voff后，回授控制讯号822位准为高，电流I (VDDp)恢复为Ιορ，外部 大电容(未示出)再次恢复供应电源转换控制器800的运作电力，电源转换控制器800正 常运作到V (VDDP)电压为VDDL，此时，迟滞比较器830的正端输入电压到达第二迟滞参考电 压VDDL，才使得迟滞比较器830的输出位准由高转低，使得与门870的输出为低，与门872 的输出为低，DRV脚位的输出转为低位准。然后，HV脚位经由电流源842对脚位VDDp外的电容(未示出)短暂充电之后， V(VDDP)电位从VDDL充电到VDDH，电流I (VDDp)开始进行放电如此循环运作。而COMP脚位可以先经过增益放大器811，例如增益1/2的增益调整，此增益调整可以依照实际电路设计而调整，进入比较器810的比较后，控制SR正反器860的R输入端，1伏特(V)只是例示 比较器810进行比较电压的范围，于此实施例中，比较器810将CS脚位电压与COMP电压与 IV电压两个位准范围内进行比较，熟知此技术的人士当可作出可能的电路更改变化。图10是根据本发明的一具体实施例的极低耗电的电源转换方法流程图，于步骤 1020，导通一电流源达第一预定期间，例如充电到达电压VDDH ；于步骤1030，致能一电源转 换控制器内的电压调节器达第二预定期间，并于第二预定期间产生驱动讯号，例如为脉波 宽度调变讯号或者脉波频率调变讯号；于步骤1040，主张(assert)回授控制讯号，例如为 图8中的回授控制讯号822，禁能电压调节器，使得电源转换控制器进入一极低耗电模式， 较佳地，极低耗电模式下所消耗的电流低于正常运作的电流大小的十分的一，或者更低，较 佳地，主张回授控制讯号亦可强迫关闭电流源；于步骤1060，然后解主张回授控制讯号让 电源转换控制器恢复正常运作到达外部电容放电到电压VDDL，也就是运作达第三预定期 间，控制外部电容从电压VDDL充电到电压VDDH。图11是根据本发明的一具体实施例的电源转换控制器1100，具有HV’、VDDp’、 DRV，、CS，、C0MP，及GND，等脚位，电源转换控制器1100包含比较器1110、1120、迟滞比较 器1130、振荡器1140、电流源1142、电压调节器1150、正反器1160、与门1170、1172、缓冲器 1180以及控制电路1190等等。图12是图11中电源转换控制器1100运作的主要讯号波形图，VDDP’、DRV’、 VCC5V’讯号分别代表VDDp’脚位的电压讯号、DRV脚位的电压讯号、5伏电压讯号。电源转 换控制器1100刚启动时，HV脚位经由电流源1142对VDDp脚位外的电容(未示出)充电， 当电位逐渐升高到迟滞比较器1130的正端输入电压高于第一迟滞参考电压VDDH’，迟滞比 较器1130的输出位准为高，使得与门1170的输出为高，致能电压调节器1150输出工作电 压于讯号1152供电源转换控制器1100内部的运作；而且，迟滞比较器1130的输出高位准 经由反相器1190，关闭电流源1142，终止HV’脚位从外部汲取电流。振荡器1140产生一 方波讯号输出给SR正反器1160的S输入端，而SR正反器1 160的R输入端一开始为低位 准，Q输出端转为高位准，当DRV’脚位上被拉高位准，外部连接的晶体管(未示出)会被导 通，电流感测(CS’ )脚位也会因此跟着被拉高位准，经过比较器1110，SR正反器1160的R 输入端会转变为高位准，当SR正反器1160下一次接受触发时，正反器1160的S输入端与 R输入端分别为低位准与高位准，触发后，Q输出端转为低位准，也就是说，此电路的运作，S 输入端与R输入端的输入为准于触发时刚好都反相，以产生脉波宽度调变讯号于DRV’脚位 上。举例而言，方波讯号为IMHz的方波讯号，降低电源转换控制器1100于待机模式下的功 耗，透过与门1172与缓冲器1180将方波讯号于DRV脚位上输出。接着，VDDp’脚位外的电 容(未示出)将所储存的电力缓慢释出，直到迟滞比较器1130的正端输入电压到达第二迟 滞参考电压VDDL’，使得迟滞比较器1130的输出位准由高转低，使得与门1170的输出为低， 与门1172的输出为低，DRV’脚位的输出为低，关闭连接于其上的外部晶体管(未示出)而 关闭外部变压器(未示出)的一次侧，如图12所示，VDDP’从电压VDDH’到电压VDDL’间 来回充放电震荡。或者，如图12右侧波形所示，当欲产生脉波宽度调变讯号于DRV’脚位上 时，VDDp’脚位的电压仍高于电压VDDL’，由于迟滞比较器1130的正端输入电压尚未到达第 二迟滞参考电压VDDL’，电流源1142保持不动作，HV'脚位不汲取外部电流；脉波宽度调变讯号产生于DRV’脚位上后，会藉由图13中变压器1330的副绕组1332对电容Cl’充电，使 得DRV’脚位上的电压微幅地上升。图13是根据本发明的另一具体实施例的极低耗电显示控制电路1300，电源转换 控制器1340经由高压电源脚位HV’由节点B’短暂地汲取外部电源，使得电源转换控制器 1340内部的受控电流源(未示出)，经由电压讯号VDDp’对电容Cl’充电，短暂地驱动讯号 DRV’，启动变压器1330的丨次侧，使得变压器1330对电容Cl’充电以及对二次侧的大电 容C2’充电达一预定电压或者充电一预定期间。举例而言，可以将图11的电源转换控制器 1100施用于图13中的电源转换控制器1340以进行运作。于此实施例中，显示控制器1360 可以藉由GPIO脚位改变在省电模式下变压器1330的二次侧的电压比例，以大幅降低极低 耗电显示控制电路1300的整体耗电量。请参考图13，在正常模式下，显示控制器1360藉由GPIO脚位将开关SW’关闭，显 示控制器1360经由电阻R1’提供正常的电压比例，使得变压器1330的二次侧的输出电压 讯号VCC5V’最高约达5伏，开关SW’可以利用晶体管开关实现；在省电模式下，显示控制器 1360降低二次侧的电压比例，使得输出电压讯号VCC5V’降低至一预定低电压，例如4伏、甚 至为3. 5伏，只要能确保显示控制器1360于省电模式下经由低压差线性稳压器1350足够 的电压供应，举例而言，显示控制器1360藉由GPIO脚位将开关SW’导通，使得电阻R1’与 R2’并联，亦降低了电阻R1’与R2’并联所产生的跨压，可经由适当的设计电阻R1’与R2’ 的阻值，使得输出电压讯号原本VCC5V’处于约5伏的电压降低至预定低电压，例如3. 5伏。请参考图13，举例而言，可以利用一分流调节器Z’ (shunt regulator)于节点X提 供2. 5伏的参考电压，电阻R1’与R2’可以选择使用5K奥姆。正常模式下，将开关SW’的关 闭，经由电阻R1’提供正常的电压比例，使得变压器1330的二次侧的输出电压讯号VCC5V’ 为5伏，流经电阻R1’的电流I’为0.5毫安(mA)；进入省电模式后，将开关SW’导通，使得 电阻R1’与R2’并联使得并联电阻值为2. 5K奥姆，节点X所提供的2. 5伏的参考电压与电 流0. 5mA,使得电压从5伏降低到3. 75伏，另一方面，低压差线性稳压器1350的二次侧主要 耗电在于低压差线性稳压器1350与显示控制器1360，假设低压差线性稳压器1350与显示 控制器1360于省电模式所需要耗电的电流Is约为1mA，可以了解到省电模式下的功率消 耗可从原先的5毫瓦(mW) ( = 5V*lmA)大幅降低为3. 75mff( = 3. 75V*lmA)。也就是说，电 压比例单元1370耦接于变压器1330的二次侧的输出以及显示控制器1360，电压比例单元 1370包含电阻R1，、R2，、RX以及开关SW，，电压比例单元1370接收来自分流调节器Z，于节 点X提供的参考电压，并受控于显示控制器1360，例如利用GPIO脚位，使得当显示控制器 1360进入省电模式时，可以改变电压比例单元1370所提供的电压比例，进而降低整体的耗 电量。箭头方向标示出几个电路分析中的主要电流流向，使得熟知此技艺人士可以更了解 本实施例的运作。图14是根据本发明的具体实施例的输出电压讯号VCC5V’的信号波形图，配合参 考图13的运作，显示控制器1360在正常模式时，将GPIO的输出拉低，关闭开关SW’，经由 电阻R1’提供正常的电压比例，使得电压讯号VCC5V’正常输出为5伏位准。当显示控制器 1360进入省电模式，将GPIO的输出拉高，将开关SW’导通，使得电阻Rl ’与R2’并联，以降低 电压比例，使得电压讯号VCC5V’于省电模式的输出降低为3. 75伏位准，当显示控制器1360 预计要回到正常模式时，将GPIO的输出拉低，关闭开关SW’，经由电阻R1’提供正常的电压比例，使得电压讯号VCC5V’正常输出为5伏位准，并令显示控制器1360进入正常模式。熟 知此技艺人士可以了解适当地修改所揭露的电路，可以进一步将电压讯号VCC5V’的输出降 得更低，而可以维持显示控制器1360的运作。图15是根据本发明的具体实施例的极低耗电显示控制方法的流程图，于步骤 1520，显示控制器进入一省电模式，启动极低耗电的机制；于步骤1530，显示控制器经由 GPIO脚位改变电压比例，以降低变压器的二次侧的输出电压位准，举例而言，可以降低为 3. 5伏；于步骤1540，将二次侧的输出电压经由低压差线性稳压器稳压以产生一稳压输出 供显示控制器的运作。当显示控制器离开省电模式时，即经由GPIO脚位回复电压比例以及 输出5伏电压位准。综上所述，本发明揭示一种极低耗电显示控制电路，包括具有一次侧以及二次侧 的变压器、耦接至变压器的二次侧的电容，稳压器、显示控制器以及电压比例单元；变压器 用以于一次侧接收高压直流电压以转换成直流电压于二次侧；电容用以稳定直流电压；稳 压器耦接至电容，用以接收直流电压并产生直流稳压输出；显示控制器耦接至稳压器，用以 接收直流稳压输出而运作；电压比例单元耦接至显示控制器以及变压器的二次侧，用以接 收参考电压并提供一电压比例于二次侧；使得显示控制器可于省电模式藉由通用型输入输 出脚位改变电压比例。本发明更揭示一种极低耗电电源控制方法，包括显示控制器进入省电模式；显 示控制器改变电压比例以降低变压器的二次侧的输出电压位准；以及将二次侧的该输出电 压经由稳压器稳压以产生稳压输出供显示控制器于省电模式的运作。综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。任何 熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，本发明的保护范 围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
一种极低耗电显示控制电路，其特征在于，包括一变压器，具有一一次侧以及一二次侧，用以于该一次侧接收一高压直流电压以转换成一直流电压于该二次侧；一电容，耦接至该变压器的该二次侧，用以稳定该直流电压；一稳压器，耦接至该电容，用以接收该直流电压并产生一直流稳压输出；一显示控制器，耦接至该稳压器，用以接收该直流稳压输出而运作；以及一电压比例单元，耦接至该显示控制器以及该变压器的该二次侧，用以接收一参考电压并提供一电压比例于该二次侧；其中，该显示控制器于一省电模式改变该电压比例
2.如权利要求1所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该显示控制器于该省电 模式藉由一通用型输入输出脚位改变该电压比例。
3.如权利要求1所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该显示控制器于该省电 模式降低该电压比例。
4.如权利要求1所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该稳压器为一低压差线 性稳压器。
5.如权利要求1所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该电压比例单元由一分 流调节器接收该参考电压。
6.如权利要求1所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该电压比例单元包含一 第一电阻、一第二电阻、一第三电阻以及一开关。
7.如权利要求6所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该显示控制器藉由一通 用型输入输出脚位控制该开关的导通与否以改变该电压比例。
8.如权利要求1所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该显示控制器改变该电 压比例以降低该变压器于该二次侧所产生的该直流电压的一输出位准。
9.如权利要求8所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该直流电压的该输出位 准高于一预定准位以运作该显示控制器。
10.如权利要求9所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该预定准位为3.3伏。
11.一种极低耗电显示控制方法，其特征在于，包括 一显示控制器进入一省电模式；该显示控制器改变一电压比例以降低一变压器的二次侧的一输出电压位准；以及 将该二次侧的该输出电压经由一稳压器稳压以产生一稳压输出供该显示控制器于该 省电模式的运作。
12.如权利要求11所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该显示控制器于该省 电模式藉由一通用型输入输出脚位改变该电压比例。
13.如权利要求11所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该显示控制器于该省 电模式降低该电压比例以降低该变压器的该二次侧的该输出电压位准。
14.如权利要求11所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该稳压器为一低压差 线性稳压器。
15.如权利要求11所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该显示控制器改变该 电压比例以降低该变压器于该二次侧所产生的该直流电压的一输出位准。
16.如权利要求11所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该直流电压的该输出 位准高于一预定准位以运作该显示控制器。
17.如权利要求11所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该预定准位为3.3伏。
18.如权利要求11所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，更包含该显示控制器 离开该省电模式以回复该电压比例以及该输出电压位准的步骤。
19.如权利要求13所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该显示控制器导通一 开关以降低该电压比例。
20.如权利要求13所述的极低耗电显示控制电路，其特征在于，该该显示控制器关闭 一开关以回复该电压比例。
全文摘要
本发明公开了一种极低耗电的显示控制电路与相关方法，可有效实现显示器于待机状态下耗电量节省，并实现了低成本。极低耗电显示控制电路，包括具有一次侧以及二次侧之变压器、耦接至变压器二次侧之电容，稳压器、显示控制器以及电压比例单元；变压器用以于一次侧接收高压直流电压以转换成直流电压于二次侧；电容用以稳定直流电压；稳压器耦接至电容，用以接收直流电压并产生直流稳压输出；显示控制器耦接至稳压器，用以接收直流稳压输出而运作；电压比例单元耦接至显示控制器以及变压器之二次侧，用以接收参考电压并提供一电压比例于二次侧；使得显示控制器可于省电模式藉由通用型输入输出脚位改变电压比例。
文档编号G09G3/34GK101989406SQ20091016066
公开日2011年3月23日 申请日期2009年7月29日 优先权日2009年7月29日
发明者林仓全, 洪国强 申请人:晨星软件研发(深圳)有限公司;晨星半导体股份有限公司