专利名称：一种等离子电视自动功率控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于等离子电视(PDP)显示技术领域，特别涉及PDP显示的一种自动功率控制装置。
背景技术：
等离子体显示屏是由大量微小的放电单元组成，每个放电单元之间在电联接上是并联的关系，而且每个放电单元每次放电的平均电流是一定的。这样，如果同一时间(如一个电视场)放电的单元数量越多，放电电流就越大，就是说电源功率消耗的大小取决于点亮的显示单元的多少，而且电源功率的消耗随着点亮的显示单元的增加而增加。在增加到一定程度后，电源功率的消耗可能会超过可以允许的极限，这时如果不对这种情况加以限制，任由其发展下去的话，对电源来说会导致超载，也可能影响到各显示单元的放电稳定性，从而产生整屏显示不稳定的情况。
解决这一问题的一种方法是提高电源的输出功率，使其能够提供所有放电单元同时放电所需要的电流。但这样成本会提高，而且在大多数情况下，屏上各像素单元并不是同时点亮；另一种方法就是设法减少同一时间放电的单元的数量，即降低亮度等级来降低功率消耗。但用PDP原有的亮度控制技术还不能很好地解决这个问题，电源功率的消耗偶尔还是会超过可以允许的极限。为了防止发生这种情况，引入了自动功率控制(Automatic Power Control，缩写为APC)技术来强制降低亮度等级，以使功率消耗被限制在一个可以允许的范围以内。
传统的自动功率控制系统是一种带有反馈放大电路的控制系统，它通过采样电路对电源向PDP供电的电流进行采样，转换成电平信号，经过放大送入单片机的A/D输入端，经过单片机A/D输入通道的采样，并经过A/D转换后，得到一个八位二进制数。这个数与一个预先设定的数值进行比较，如果大于设定值，则逐渐降低PDP的亮度等级。这是一种被动的自动功率控制方法，即电源功耗过大后才进行补救。这种自动功率控制技术有着明显的缺陷，即只在电源功耗过大后才进行补救，而不能实现事先预防。
发明内容
本实用新型的目的在于为PDP显示提供一种新型的自动功率控制装置。该装置能够实现主动控制，从而可以事先预防电源功耗过大。
在彩色PDP中，把一个电视场(简称为场)分为先后发光的多个子场。要实现256级灰度显示，至少需要权重分别为1、2、4、8、16、32、64和128(二进制编码)的八个子场。通过这八个子场的不同组合来实现其灰度。每一子场的显示过程又细分为初始期、寻址期和维持期，每一期间都发生放电过程寻址期的放电过程称为寻址放电；维持期的放电过程称为维持放电。PDP电源输出的功率，绝大部分消耗在维持放电过程，还有相当一部分消耗在寻址放电过程，初始期间的放电过程消耗的功率很少。基于此，本实用新型的自动功率控制方案以对维持放电过程的控制为主。
将点亮的显示单元数与PDP显示单元总数的比值定义为“显示率”，则对于给定的PDP而言，显示率越高，电源消耗的功率越大。计算当前数字图像信号在一场内的显示率，即可估算出该场图像显示时消耗的功率大小，当功耗大于预设值时，采取强制减少维持放电次数的方法，可以使PDP功耗维持在合理的水平。
为实现前述目的，本实用新型设计的自动功率控制装置包括编码器、显示率产生电路、维持脉冲数产生电路、数据处理电路、数据驱动控制电路、脉冲数处理电路以及PDP模块。其中，除显示率产生电路和维持脉冲数产生电路是本实用新型特有外，其余电路均是现有PDP的基本电路。
编码器对输入的数字图像信号(RGB)进行编码，编码输出分为二路一路送入数据处理电路进行处理，处理后分别送入数据驱动控制电路控制寻址放电及其它功能，和送入脉冲数处理电路控制维持放电的次数及其它功能，这些属于现有技术；另一路送入显示率产生电路，计算出当前图像的显示率，显示率计算结果送入维持脉冲数产生电路。
维持脉冲数产生电路根据当前图像显示率的大小产生维持脉冲数，并送入脉冲数处理电路。当显示率小于等于预设值时，属于正常显示，各子场在维持期间按预设的维持脉冲数发生维持放电；当显示率大于预设值时，属于功耗过大情况，则减少各个子场的维持脉冲数，即减少维持放电次数，以免PDP电源功耗过大。当然，减少维持放电次数，显示的图像亮度下降，但由于显示的图像在内容上是连续过渡的(除镜头切换以外)，这种亮度的下降过程也是渐变的，人眼不易察觉。
以下分别介绍显示率产生电路和维持脉冲数产生电路的具体实现。
显示率产生电路包含N个计数器、一个权重加法器和一个除法器，其中N等于子场数目，一般为8～12。各个计数器的计数时钟都是数字图像信号的数据时钟信号(DCLK)，清零信号都是场同步信号(VSYNC)。各个计数器的使能信号分别是编码器输出的一个子场编码信号，各子场编码输出与各计数器的使能端一一对应。各个计数器将一场的计数值输出到权重加法器，经其权重求和后，再经除法器除以一场内最大的维持放电总数，即得出一场时间内的显示率。设各个计数器一场的计数值分别为Q1、Q2、…、Qn，则权重求和结果为Q1×W1+Q2×W2+…+Qn×Wn，W1、W2、…、Wn分别是各个子场维持放电数的预设值。一场内最大的维持放电总数等于3M×(W1+W2+…+Wn)，式中M为全屏像素总数，一个像素由3个放电单元组成，3M为全屏放电单元总数，W1+W2+…+Wn为预设的维持放电总数。
维持脉冲数产生电路可以采用查找表(LUT)方式实现，或者采用微控制器(MCU，也称单片机)来实现。
LUT方式简单、易实现，维持脉冲数产生电路是一个只读存储器(ROM)，ROM中存放的是各种显示率档次对应的维持脉冲数。将显示率分为多个档次，并用逻辑向量表示，m位宽的逻辑向量可表示2m个档次，该逻辑向量作为ROM的地址总线。这样，ROM的数据总线就是相应显示率档次的维持脉冲数。
采用MCU方式，维持脉冲数产生电路是一个微控制器。微控制器根据实测显示率选取一个大于零且小于等于1的数作为倍乘因子，分别乘以各个子场预设的维持脉冲数，以此作为实际的维持脉冲数。倍乘因子的取值与显示率大小有关，当显示率小于等于预设值时，属于正常显示，倍乘因子等于1，即维持脉冲数为预设值；当显示率大于预设值时，属于功耗过大情况，倍乘因子小于1，且显示率越高倍乘因子越小。全屏白时显示率最高(即100％)，倍乘因子最小。
实际当中，在一场时间内可能出现所有像素的某一子场编码都为零的情形，这意味着在该子场期间所有单元均不发光。既然不发光，也就无需进行该子场对应的寻址过程和维持脉冲。如果能够撤消该子场的寻址过程和维持脉冲，将分别减少寻址放电的功耗和驱动电路的开关损耗，从而进一步降低PDP的电源功耗。鉴于此，本实用新型还可以进行如下改进在原有结构基础上增加一零码检测电路，对显示率计算过程进行检测。显示率产生电路中各计数器将一场的计数值输出到权重加法器的同时，还将其送入零码检测电路。零码检测电路输出“零码字Z”，送入数据驱动控制电路和脉冲数处理电路。
经过一场时间的计数，如果Q1为零，零码检测电路输出Z1为‘1’，说明在第1子场期间，所有单元均不发光。同理，零码检测电路输出Zi为‘1’，说明在第i子场期间，所有单元均不发光。数据驱动控制电路根据零码字Z1、Z2、…、Zn中‘1’的位置，撤消相应子场的寻址过程，减少寻址功耗；脉冲数处理电路根据零码字Z1、Z2、…、Zn中‘1’的位置，撤消相应子场的维持脉冲，减少驱动电路的开关损耗，进一步降低了PDP的功耗。
与现有技术相比，本实用新型技术具有如下优点
1、通过对显示率的计算，估算出PDP功耗，当显示率大于预设值时，在寻址放电和维持放电之前采取措施，即减少维持放电次数，避免出现电源功耗过大，这是一种主动的自动功率控制方法，优于现有的被动控制技术。
2、对数字图像信号的子场编码进行零码检测，当出现零码时，撤消该码值对应的寻址过程和维持脉冲，分别减少寻址放电的功耗和驱动电路的开关损耗，进一步降低了PDP的电源功耗。
以下结合附图和实施例对本实用新型给予进一步说明。
图1为子场结构示意图。
图2为本实用新型第一实施例的电路结构图。
图3为第一实施例中显示率产生电路图。
图4为本实用新型第二实施例的电路结构图。
图5为第二实施例中显示率产生电路和零码检测电路图。
图6为LUT方式实现维持脉冲数产生电路图。
图中，1为编码器，2为显示率产生电路，3为维持脉冲数产生电路，4为零码检测电路，5为数据处理电路，6为数据驱动控制电路，7为脉冲数处理电路。
具体实施方式
在本实用新型第一实施例中，一个电视场分为先后发光的8个子场，自动功率控制装置不包括零码检测电路。当然，一个电视场所包含的子场数还可以是其他值，如9、10、11或12等。
如图2所示，本实施例装置包括编码器1、显示率产生电路2、维持脉冲数产生电路3、数据处理电路5、数据驱动控制电路6、脉冲数处理电路7以及PDP模块。其中，除显示率产生电路2和维持脉冲数产生电路3是本实用新型特有外，其余电路均是现有PDP的基本电路。
编码器1对输入的数字图像信号RGB进行编码，编码输出分为二路一路送入数据处理电路5进行处理，处理后分别送入数据驱动控制电路6控制寻址放电及其它功能，和送入脉冲数处理电路7控制维持放电的次数及其它功能，这些属于现有技术；另一路送入显示率产生电路2，计算出当前图像的显示率，显示率计算结果送入维持脉冲数产生电路3。
参见图3，SF1、SF2、…、SF8是编码器1输出的各个子场的编码，DCLK是数字图像信号的数据时钟信号，VSYNC为场同步信号。显示率产生电路2包含八个计数器、一个权重加法器和一个除法器。各个计数器的计数时钟都是数字图像信号的数据时钟信号DCLK，清零信号都是场同步信号VSYNC。各个计数器的使能信号分别是编码器1输出的一个子场编码信号，各子场编码输出与各计数器的使能端一一对应。各个计数器将一场的计数值输出到权重加法器，经其权重求和后，再经除法器除以一场内维持放电的总数，即得出一场时间内的显示率。
权重加法器之前，对各个子场编码的处理过程相似，仅以第1子场编码SF1通道为例，当SF1为‘1’时，第一计数器使能端EN为‘1’，计数值加1；当SF1为‘0’时，第一计数器使能端EN为‘0’，不能计数，即计数值不变。经过一场时间的处理，第一计数器的计数值Q1，表示在第1子场期间全屏发光的像素数。同理，Qi表示在第i子场期间，全屏发光的像素数。权重加法器对Q1、Q2、…、Q8权重求和Q1×W1+Q2×W2+…+Q8×W8，W1、W2、…、W8分别是各个子场维持放电数的预设值。一场内最大的维持放电总数等于3M×(W1+W2+…+W8)，式中M为全屏像素总数，一个像素由3个放电单元组成，3M为全屏放电单元总数，W1+W2+…+W8为预设的维持放电总数。权重求和结果经除法器除以一场内维持放电的总数3M×(W1+W2+…+W8)，即为一场时间内的显示率。
维持脉冲数产生电路3根据当前图像显示率的大小产生维持脉冲数，并送入脉冲数处理电路7。当显示率小于等于预设值时，各子场在维持期间按预设的维持脉冲数发生维持放电；当显示率大于预设值时，减少各个子场的维持脉冲数，即减少维持放电次数，以免PDP电源功耗过大。本实施例中，维持脉冲数产生电路3采用查找表方式实现，当然也可采用其他方式实现。参见图6，维持脉冲数产生电路3是一个只读存储器ROM。将显示率分为多个档次，并用逻辑向量表示，该逻辑向量作为ROM的地址总线。ROM中存放的是各种显示率档次对应的维持脉冲数。这样，ROM的数据总线就是相应显示率档次的维持脉冲数。
本实施例装置通过对显示率的计算，估算出PDP功耗，当显示率大于预设值时，在寻址放电和维持放电之前采取措施，即减少维持放电次数，避免出现电源功耗过大，从而实现了主动的自动功率控制。
在本实用新型第二实施例中，一个电视场分为先后发光的12个子场，自动功率控制装置包括零码检测电路。当然，一个电视场所包含的子场数还可以是其他值，如8、9、10或11等。
如图4所示，本实施例装置包括编码器1、显示率产生电路2、维持脉冲数产生电路3、零码检测电路4、数据处理电路5、数据驱动控制电路6、脉冲数处理电路7以及PDP模块。其中，除显示率产生电路2、维持脉冲数产生电路3和零码检测电路4是本实用新型特有外，其余电路均是现有PDP的基本电路。
编码器1对输入的数字图像信号RGB进行编码，编码输出分为二路一路送入数据处理电路5进行处理，处理后分别送入数据驱动控制电路6控制寻址放电及其它功能，和送入脉冲数处理电路7控制维持放电的次数及其它功能，这些属于现有技术；另一路送入显示率产生电路2，计算出当前图像的显示率，显示率计算过程中的信息送入零码检测电路4，显示率计算结果送入维持脉冲数产生电路3。
参见图5，SF1、SF2、…、SF12是编码器1输出的各个子场的编码，DCLK是数字图像信号的数据时钟信号，VSYNC为场同步信号。显示率产生电路2包含十二个计数器、一个权重加法器和一个除法器。各个计数器的计数时钟都是数字图像信号的数据时钟信号DCLK，清零信号都是场同步信号VSYNC。各个计数器的使能信号分别是编码器1输出的一个子场编码信号，各子场编码输出与各计数器的使能端一一对应。各个计数器将一场的计数值输出到权重加法器，经其权重求和后，再经除法器除以一场内维持放电的总数，即得出一场时间内的显示率。
权重加法器之前，对各个子场编码的处理过程相似，仅以第1子场编码SF1通道为例，当SF1为‘1’时，第一计数器使能端EN为‘1’，计数值加1；当SF1为‘0’时，第一计数器使能端EN为‘0’，不能计数，即计数值不变。经过一场时间的处理，第一计数器的计数值Q1，表示在第1子场期间全屏发光的像素数。同理，Qi表示在第i子场期间，全屏发光的像素数。权重加法器对Q1、Q2、…、Q12权重求和Q1×W1+Q2×W2+…+Q12×W12，W1、W2、…、W12分别是各个子场维持放电数的预设值。一场内最大的维持放电总数等于3M×(W1+W2+…+W12)，式中M为全屏像素总数，一个像素由3个放电单元组成，3M为全屏放电单元总数，W1+W2+…+W12为预设的维持放电总数。权重求和结果经除法器除以一场内维持放电的总数3M×(W1+W2+…+W12)，即为一场时间内的显示率。
维持脉冲数产生电路3根据当前图像显示率的大小产生维持脉冲数，并送入脉冲数处理电路7。本实施例中，维持脉冲数产生电路3采用MCU方式实现，当然也可采用其他方式实现。维持脉冲数产生电路3是一个微控制器。微控制器根据实测显示率选取一个大于零且小于等于1的数作为倍乘因子，分别乘以各个子场预设的维持脉冲数，以此作为实际的维持脉冲数。倍乘因子的取值与显示率大小有关，当显示率小于等于预设值时，属于正常显示，倍乘因子等于1，即维持脉冲数为预设值；当显示率大于预设值时，属于功耗过大情况，倍乘因子小于1，且显示率越高倍乘因子越小。全屏白时显示率最高(即100％)，倍乘因子最小。
零码检测电路4对显示率计算过程进行检测。参见图4和图5，显示率产生电路2中各计数器将一场的计数值输出到权重加法器的同时，还将其送入零码检测电路4。零码检测电路4输出“零码字Z”，送入数据驱动控制电路6和脉冲数处理电路7。
经过一场时间的计数，如果Q1为零，零码检测电路输出Z1为‘1’，说明在第1子场期间，所有单元均不发光。同理，零码检测电路输出Zi为‘1’，说明在第i子场期间，所有单元均不发光。数据驱动控制电路6根据零码字Z1、Z2、…、Zn中‘1’的位置，撤消相应子场的寻址过程，减少寻址功耗；脉冲数处理电路7根据零码字Z1、Z2、…、Zn中‘1’的位置，撤消相应子场的维持脉冲，减少驱动电路的开关损耗，进一步降低了PDP的功耗。
本实施例装置具有第一实施例装置的优点。同时，由于还包含零码检测电路4，当出现零码时，撤消该码值对应的寻址过程和维持脉冲，分别减少寻址放电的功耗和驱动电路的开关损耗，从而可以进一步降低PDP的电源功耗。
权利要求1.一种等离子电视自动功率控制装置，包括编码器(1)、数据处理电路(5)、数据驱动控制电路(6)、脉冲数处理电路(7)以及PDP模块，其特征在于还包括显示率产生电路(2)和维持脉冲数产生电路(3)；编码器(1)对输入的数字图像信号进行编码，编码输出分为二路一路送入数据处理电路(5)进行处理，处理后分别送入数据驱动控制电路(6)和脉冲数处理电路(7)；另一路送入显示率产生电路(2)，计算出当前图像的显示率，显示率计算结果送入维持脉冲数产生电路(3)；维持脉冲数产生电路(3)根据当前图像显示率的大小产生维持脉冲数，并送入脉冲数处理电路(7)；当显示率小于等于预设值时，各子场在维持期间按预设的维持脉冲数发生维持放电；当显示率大于预设值时，减少各个子场的维持脉冲数；显示率产生电路(2)包含N个计数器、一个权重加法器和一个除法器，其中N等于子场数目，各个计数器的计数时钟都是数字图像信号的数据时钟信号，清零信号都是场同步信号；各个计数器的使能信号分别是编码器(1)输出的一个子场编码信号，各子场编码输出与各计数器的使能端一一对应；各个计数器将一场的计数值输出到权重加法器，经其权重求和后，再经除法器除以一场内最大的维持放电总数，即得出一场时间内的显示率。
2.根据权利要求1所述的自动功率控制装置，其特征在于显示率分为多个档次，并用逻辑向量表示；维持脉冲数产生电路(3)是一个存有各种显示率档次对应的维持脉冲数的只读存储器；只读存储器的地址总线为表示显示率档次的逻辑向量。
3.根据权利要求1所述的自动功率控制装置，其特征在于维持脉冲数产生电路(3)是一个微控制器，该微控制器根据实测显示率选取一个大于零且小于等于1的数作为倍乘因子，分别乘以各个子场预设的维持脉冲数，以此作为实际的维持脉冲数；当显示率小于等于预设值时，倍乘因子等于1；当显示率大于预设值时，倍乘因子小于1，且显示率越高倍乘因子越小。
4.根据权利要求1或2或3所述的自动功率控制装置，其特征在于所述子场数目N等于8或9或10。
5.根据权利要求1或2或3所述的自动功率控制装置，其特征在于所述子场数目N等于11或12。
6.根据权利要求4所述的自动功率控制装置，其特征在于该装置还包括零码检测电路(4)；显示率产生电路(2)中各计数器将一场的计数值输出到权重加法器的同时，还将其送入零码检测电路(4)；零码检测电路(4)输出“零码字Z”，送入数据驱动控制电路(6)和脉冲数处理电路(7)。
7.根据权利要求5所述的自动功率控制装置，其特征在于该装置还包括零码检测电路(4)；显示率产生电路(2)中各计数器将一场的计数值输出到权重加法器的同时，还将其送入零码检测电路(4)；零码检测电路(4)输出“零码字Z”，送入数据驱动控制电路(6)和脉冲数处理电路(7)。
专利摘要本实用新型公开了一种等离子电视自动功率控制装置。该装置包括编码器、显示率产生电路、维持脉冲数产生电路、零码检测电路、数据处理电路、数据驱动控制电路、脉冲数处理电路以及PDP模块。编码器对输入的数字图像信号RGB进行编码，一路送入显示率产生电路，计算出当前图像的显示率，显示率计算过程中的信息送入零码检测电路，显示率计算结果送入维持脉冲数产生电路。本实用新型通过对显示率的计算，估算出PDP功耗，当显示率大于预设值时，在寻址放电和维持放电之前采取措施，即减少维持放电次数，避免出现电源功耗过大。另外，零码检测电路还可实现进一步降低PDP的电源功耗。
文档编号G09G3/28GK2724325SQ20042009309
公开日2005年9月7日 申请日期2004年9月7日 优先权日2004年9月7日
发明者梁宁 申请人:康佳集团股份有限公司