具有自动保护及自动恢复功能的供电装置和电视的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了具有自动保护及自动恢复功能的供电装置和电视机，其包括：供电模块、检测模块、恢复模块和主芯片，主芯片连接检测模块、恢复模块和供电模块，所述供电模块通过高频头连接外设。本实用新型提供的供电装置通过主芯片接收外部输入的开、关信号来控制供电模块启闭，供电模块启动时生成供电电压给外设供电，供电时检测模块实时检测外设的工作状态，检测外设短路或正常时输出相应电平的检测信号给主芯片控制供电模块启闭，实现短路的自动检测和自动保护功能；恢复模块在短路解除后输出恢复控制信号给主芯片控制供电模块开启，自动恢复电视机对外设的供电；并且其电路中使用的电子元件均为常规元件，电路结构简单、成本较低。
【专利说明】具有自动保护及自动恢复功能的供电装置和电视机
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及电视机供电【技术领域】，特别涉及一种具有自动保护及自动恢复功能的供电装置和电视机。
【背景技术】
[0002]随着电视机行业及产品智能化的发展，用于接收数字电视信号的小型有源天线技术相继发展。这种天线自带有源射频信号放大电路，具有一定倍数的信号放大和频率覆盖功能，可以满足接收 DVB_T(Digital Video Broadcasting - Terrestrial,地面数字电视广播)和DVB-T2 (第二代欧洲数字地面电视广播传输标准)等信号的要求，使小型有源天线广泛适用于具有此类信号的地区使用。使用此类天线时，电视机必须具有稳定可靠的输出供电电路。若电视机接入无需供电的无源天线时，需要用户关闭电视机的供电电路。比如泰国，新加坡等国家，其数字电视机标准中都要求电视机的高频头端能输出使用户可开关的直流电源。
[0003]然而在现有的电视机行业中，高频头对外设供电时，若外设故障短路，高频头不能检测出短路情况并自动进行切断保护，其仍持续供电造成电量浪费或直接导致电视机的损坏或产生安全事故，隐患等。当外设解除短路故障后，需用户再次设置高频头供电，不能自动恢复供电，或永久丧失供电功能。
[0004]有鉴于此，本实用新型提供一种具有自动保护及自动恢复功能的供电装置和电视机。
实用新型内容
[0005]鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种具有自动保护及自动恢复功能的供电装置和电视机，以解决现有供电电路不能检测短路并自动保护、以及短路解除后不能自动恢复供电的问题。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案:
[0007]—种具有自动保护及自动恢复功能的供电装置，与电视机的高频头连接，其包括:
[0008]用于生成供电电压给外设供电的供电模块；
[0009]用于实时检测外设的工作状态，检测外设短路或正常时输出相应电平的检测信号的检测模块；
[0010]用于短路解除后输出恢复控制信号给主芯片的恢复模块；
[0011]用于接收外部输入的开、关信号或所述检测模块输出的检测信号控制供电模块启闭，根据恢复控制信号控制供电模块开启的主芯片；
[0012]所述主芯片连接检测模块、恢复模块和供电模块，所述供电模块通过高频头连接外设。
[0013]所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置中，所述供电模块包括稳压电路、第一 MOS管、第一电阻和第二电阻；所述第一 MOS管的栅极连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接第二电阻的一端和主芯片的SWl脚，第二电阻的另一端连接稳压电路的输出端和第一 MOS管的源极，第一 MOS管的漏极连接RF射频端子。
[0014]所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置中，所述第二电阻为偏置电阻，第一 MOS管为PMOS管。
[0015]所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置中，所述供电模块还包括第一电容、第一电感和静电阻抗器；所述第一电感的一端连接第一 MOS管的漏极、还通过第一电容接地，第一电感的另一端连接高频头的RF射频端子、还通过静电阻抗器接地。
[0016]所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置中，所述检测模块包括第三电阻和第四电阻，第三电阻的一端连接第一 MOS管的漏极，所述第三电阻的另一端连接主芯片的DETECT I/O脚、还通过第四电阻接地。
[0017]所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置中，所述恢复模块包括第二 MOS管、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述第二 MOS管的漏极通过第五电阻连接第一 MOS管的漏极和第三电阻的一端，第二 MOS管的栅极连接第六电阻的一端，第六电阻的另一端连接主芯片的SW2脚、还通过第七电阻连接第二 MOS管的源极，第二 MOS管的源极连接电视机电源端。
[0018]所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置中，所述第二 MOS管为PMOS管，第五电阻的阻值为IOK Ω，第三电阻的阻值为IOK Ω，第四电阻的阻值为22ΚΩ。
[0019]所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置中，主芯片的型号为MSD6308RT ；第三电阻、第四电阻与第五电阻的阻值关系为:
[0020]Vh < (V0XR4 ) / (R3+R4) < VH，且 Vh < (VvccX R4 ) / (R3+R4+R5) < VH ;其中，Vh为主芯片的DETECTI/0脚能识别为高电平的最小输入电平值，VH为主芯片正常工作时其DETECT I/O脚限定的最高电平；V0为稳压电路输出的直流电压，Vvrc为电视机电源端的电压。
[0021]一种电视机，其包括高频头和所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置，所述高频头连接具有自动保护及自动恢复功能的供电装置。
[0022]所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置中，所述高频头包括RF射频端子和地；高频头通过RF电缆线与外设连接，还通过RF射频端子与供电装置的供电模块连接；供电装置中的地与高频头的地连接。
[0023]相较于现有技术，本实用新型提供的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置和电视机，通过主芯片接收外部输入的开、关信号来控制供电模块启闭，供电模块启动时生成供电电压给外设供电，供电时检测模块实时检测外设的工作状态，检测外设短路或正常时输出相应电平的检测信号给主芯片控制供电模块启闭，实现短路的自动检测和自动保护功能；恢复模块在短路解除后输出恢复控制信号给主芯片控制供电模块开启，自动恢复电视机对外设的供电；并且其电路中使用的电子元件均为常规元件，电路结构简单、成本较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型实施例提供的具有自动保护及自动恢复功能的电视机的结构框图；[0025]图2为本实用新型实施例提供的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置应用实施例的电路图。
【具体实施方式】
[0026]本实用新型提供一种具有自动保护及自动恢复功能的供电装置和电视机，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0027]本实用新型提供的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置，通过电视机的高频头给外接设备(即外设)供电，能实时检测外设的工作状态，当检测外设短路时自动断开供电，实现保护功能；当检测短路解除后，自动恢复电视机对外设的供电。请同时参阅图1和图2，本实用新型实施例提供的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置设置在电视机10内，与电视机的高频头100连接，其包括供电模块200、检测模块300、恢复模块400和主芯片500 ;所述主芯片500连接检测模块300、恢复模块400和供电模块200，所述供电模块200通过高频头100连接外设20。
[0028]其中，所述高频头100包括RF射频端子101 (即图2中的圆点)和地102 (即图2中围绕RF射频端子101的圆环)。高频头100通过RF电缆线103与外设20连接，还通过RF射频端子101与供电模块200连接。应当理解的是，高频头100的内部结构为现有技术，除了上述提及的RF射频端子101、地102以外，还包括其他部件。本实施例主要是对高频头100内的上述部件的连接关系进行改进，以达到通过高频头给外设供电的功能、以及使检测模块300能检测到外设短路的状态。所述主芯片500为电视机常用的控制芯片(即集成芯片)，其内部由多个集成电路组成；具体实施时可采用的型号包括MST6E182XDT，MSD6308RT
坐寸ο
[0029]本实施例在电视机操作菜单中设置了 “高频头供电开/关”选项，用户通过选择开启或关闭可控制所述供电装置是否对外设供电；具体为:当设置为“开”时，主芯片500根据外部输入的开信号启动供电模块200输出+5V的供电电压,通过高频头100输出给外设20供电；同时，启动恢复模块400进行短路恢复检测。当设置为“关”时，主芯片500根据外部输入的关信号关闭供电模块200和恢复模块400,停止输出供电电压从而断开对外设20的供电。
[0030]相应地，本实施例在进行高频头供电时，所述检测模块300还能实时检测外设20的工作状态，当检测外设20短路和正常时输出相应的检测信号给主芯片500，主芯片500根据所述检测信号相应地控制供电模块200启闭。本实施例中，设置短路时检测信号为低电平时，主芯片500关闭供电模块200 ;设置外设正常工作时检测信号为高电平时，主芯片500启动供电模块200。当短路解除后，所述恢复模块输出恢复控制信号(高电平有效)给主芯片500，主芯片500根据恢复控制信号控制供电模块200开启。供电模块200开启时即可生成+5V的供电电压给外设20供电，供电模块200关闭时无供电电压输出。
[0031]其中，所述供电模块200包括稳压电路201、第一 MOS管Ql、第一电阻Rl和第二电阻R2。所述第一MOS管Ql的栅极连接第一电阻Rl的一端，第一电阻Rl的另一端连接第二电阻R2的一端和主芯片500的SWl脚，第二电阻R2的另一端连接稳压电路201的输出端和第一 MOS管Ql的源极，第一 MOS管Ql的漏极连接RF射频端子101。
[0032]所述第一电阻Rl用于保护第一 MOS管Ql的栅极，第二电阻R2为偏置电阻。所述第一MOS管Ql为PMOS管。所述稳压电路201在电视机开机状态即可工作，稳定输出+5V的直流电压，其输出功率能满足外设的用电需求，其为现有技术；具体实施时可采用7805 (集成稳压器的型号)等组成的5V稳压电源电路，此处对此不作详述。当主芯片500的SWl脚输出低电平时，第一 MOS管Ql导通将稳压电路201输出的+5V的供电电压传输给高频头100对外供电。
[0033]为了提高供电电压的稳定性，所述供电模块200还包括第一电容Cl。为了提供直流供电通路，并且阻止天线接收到的RF信号流入此供电装置，防止供电装置对RF信号造成影响，所述供电模块200还包括第一电感LI。为了抗击外界ESD (Electro-Staticdischarge，静电释放)干扰，所述供电模块200还包括静电阻抗器ESDI。所述第一电感LI的一端连接第一 MOS管Ql的漏极、还通过第一电容Cl接地，第一电感LI的另一端连接高频头的RF射频端子101、还通过静电阻抗器ESDI接地。
[0034]在具体实施过程中，所述检测模块300包括第三电阻R3和第四电阻R4，第三电阻R3的一端连接第一 MOS管Ql的漏极，所述第三电阻R3的另一端连接主芯片500的DETECTI/O脚、还通过第四电阻R4接地。主芯片500通过检测DETECT I/O脚上的高低电平即可识别出外设的工作状态(正常或短路)，具体为:
[0035]当外设20或RF电缆线103短路时，A点电压将被强行下拉成低电平，主芯片500的DETECT I/O脚检测到该低电平即识别为短路，主芯片500控制其SWl脚输出高电平来截止第一 MOS管Ql,断开稳压电路201的供电电压传输通道。
[0036]当短路解除时，A点电压不再被强行拉低，此时通过恢复模块400来检测短路解除情况，使主芯片500控制供电模块200恢复供电。所述恢复模块400包括第二 MOS管Q2、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7，所述第二 MOS管Q2的漏极通过第五电阻R5连接第一 MOS管Ql的漏极和第三电阻R3的一端,第二 MOS管Q2的栅极连接第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端连接主芯片500的SW2脚、还通过第七电阻R7连接第二 MOS管Q2的源极，第二 MOS管Q2的源极连接电视机电源端VCC。所述电视机电源端VCC为电视机现有的电源控制模块中引出的供电脚，电视机接通电源后产生+5V的电压。所述第二 MOS管Q2为PMOS管。
[0037]所述具有自动保护及自动恢复功能的供电装置工作时，主芯片500的SW2脚输出高电平导通第二 MOS管Q2。当短路解除时，电视机电源端VCC的+5V电压通过第五电阻R5、第三电阻R3和第四电阻R4的分压将A点电压拉高，主芯片500的DETECT I/O脚检测到高电平时识别短路解除，其SWl脚输出低电平来导通第一 MOS管Ql，打开稳压电路201的供电电压传输通道，恢复供电。
[0038]需要注意的是，由于所述供电装置在正常工作时第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2均导通，为了避免第二 MOS管Q2输出电流影响稳压电路201的供电，且外设短路时供电装置向外设输出极小的电流，不产生隐患。所述第五电阻R5的阻值比较大，如10ΚΩ，使短路输出电流极小。同时，为了使第五电阻R5、第三电阻R3和第四电阻R4的分压电压(高电平)能被主芯片500的DETECT I/O脚检测到，所述第三电阻R3、第四电阻R4与第五电阻R5的阻值存在一定的关系，且该关系与主芯片500的型号有关。[0039]第三电阻R3、第四电阻R4与第五电阻R5的阻值关系为Vh < (V0XR4 ) / (R3+R4)<乂11，且￥11< (Vvcc X R4 ) / (R3+R4+R5) < VH。
[0040]其中:Vh表示主芯片500的DETECT I/O脚能识别为高电平的最小输入电平值(即识别成高电平的临界值)，也即是说、该DETECT I/O脚识别到外部输入为高电平时，该高电平最小不能小于Vh ;当输入的电平小于Vh时,识别结果不确定或为低电平。VH表不主芯片500正常工作时其DETECTI/0脚限定(即长期所能承受)的最高电平；若小于VH则主芯片500不会损坏，高于VH，主芯片500有可能损坏。VO表示稳压电路输出的直流电压(例如+5V)。VraS电视机电源端VCC的电压。Vh与VH的电平值与主芯片500的型号有关，具体数值可从主芯片的技术手册中获得，此处对此不作详述。
[0041]由此可知，本实施例提供的供电装置的电路结构中，限定了第三电阻R3、第四电阻R4与第五电阻R5的阻值需同时满足上述两个关系公式，且与主芯片500的型号相关，以便于所述供电装置能准确实现自动保护及自动恢复功能。
[0042]本实施例中:主芯片500的型号为MST6E182XDT，对应地Vh=IV, VH=5V, V0=Vvcc=5V，第五电阻R5的阻值为10ΚΩ时，第三电阻R3的阻值为10ΚΩ，第四电阻R4的阻值为22ΚΩ。满足上述关系式，短路时向外输出的漏电流仅有约0.5mA (约等于Vvrc /R5)。
[0043]需要理解的是，本实施例中提及的主芯片500的SWl脚、SW2脚、DETECT I/O脚的引脚名为自定义；其在MST6E182XDT中实际的引脚名分别为GP106、GP107、GP108,其属性由软件分别定义成输出、输出、输入。本实施例对现有引脚的名称自定义是为了方便描述各引脚在本实施例中的实际功能。本实施例中SWl脚、SW2脚、DETECT I/O脚分别对应实际的GP106、GP107、GP108，仅名称不同，该引脚的功能是相同的。 [0044]进一步地,本实施例中将所述具有自动保护及自动恢复功能的供电装置中的地与高频头的地102连接，既能方便电路连接，又能实现效果更好的接地保护。
[0045]请继续参阅图1和图2，本实施例提供的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置，通过用户对电视机用户菜单中的“高频头供电开/关”选项设置，用以接收外部输入的开、关信号，来控制高频头供电开启或停止工作原理为:
[0046]一、当用户设置为“开”时，相当于外部输入开信号给主芯片500 ;此时，主芯片500的SWl脚输出低电平使第一 MOS管Ql导通。同时，主芯片500的SW2脚输出低电平使第二MOS管Q2导通。由于第五电阻R5的阻值比较大(IK Ω )，第二 MOS管Q2基本不提供电流输出。此时，稳压电路201输出的+5V电压依次通过第一 MOS管Ql、第一电感L1、高频头的RF射频端子101、RF电缆线103传输给外设20供电。
[0047]二、当用户设置为“关”时，相当于外部输入关信号给主芯片500:此时，主芯片500的SWl脚、SW2脚均输出高电平，第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2同时截止，A点供电被切断，高频头的RF射频端子101也就没有+5V电压输出，高频头供电停止。
[0048]请再次参阅图1和图2，本实施例提供的所述供电装置在用户设置为“开”进行供电时，其实现自动保护及自动恢复功能的工作原理为:
[0049]1、当接入正常外设时，主芯片500对外设供电(具体工作原理请参见上述“一、当用户设置为“开”时，相当于外部输入开信号给主芯片500”)。假设外设故障导致短路或RF电缆线短路，A点电压被强行下拉成低电平，主芯片500的DETECT I/O脚检测到该低电平，主芯片500控制器SWl脚变成高电平使第一 MOS管Ql截止，从而断开供电，起到自动检测和自动切断电源的保护作用。此时第二 MOS管Q2虽然维持导通状态，由于第五电阻R5的阻值较大，提供的电流极小，A点处的电压不会上升，也不会损坏第二 MOS管Q2。
[0050]2、当短路被排除后，A点处的电压不再被强行拉低。由于第二 MOS管Q2维持导通状态，电视机电源端VCC输入的+5V电压通过第五电阻R5、第三电阻R3、第四电阻R4加载到DETECT I/O脚，DETECT I/O脚上的电压即为第五电阻R5、第三电阻R3、第四电阻R4对+5V电压的分压，为高电平。主芯片500的DETECT I/O脚检测到高电平即识别短路解除，其控制SWl脚转换成低电平输出，使第一 MOS管Ql再次导通，从而自动恢复稳压电路201的+5V供电功能。
[0051]本实用新型还相应提供一种电视机，包括高频头和具有自动保护及自动恢复功能的供电装置，所述高频头连接具有自动保护及自动恢复功能的供电装置，供电装置根据外部输入的开信号输出+5V的供电电压通过高频头对外设供电；当外部输入关信号时停止供电。当供电装置检测外设短路时停止供电，当检测短路解除时恢复供电。基于该具有自动保护及自动恢复功能的供电装置的电路结构和工作原理在上文已进行了详细描述，此处不再赘述。
[0052]进一步地，需要外接有源天线的电视机顶盒或其它需要外接有源设备的电视机中同样可以设置该具有自动保护及自动恢复功能的供电装置。比如对于卫星电视接收天线，可在机顶盒设置该供电装置提供直流电源来驱动天线内部的接收放大，变频等电路。
[0053]综上所述，本实用新型可通过电视机操作菜单中相关选项控制供电装置通过高频头对外设的供电状态，在供电时能实时检测外设的工作状态，当检测外设短路时自动断开供电，实现短路的自动检测和自动保护功能；当检测短路解除后，自动恢复电视机对外设的供电；并且其电路中使用的电子元件均为常规元件，电路结构简单、成本较低。
[0054]可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种具有自动保护及自动恢复功能的供电装置，与电视机的高频头连接，其特征在于，包括: 用于生成供电电压给外设供电的供电模块； 用于实时检测外设的工作状态，检测外设短路或正常时输出相应电平信号的检测模块； 用于短路解除后输出恢复控制信号给主芯片的恢复模块； 用于接收外部输入的开、关信号或所述检测模块输出的检测信号控制供电模块启闭，根据恢复控制信号控制供电模块开启的主芯片； 所述主芯片连接检测模块、恢复模块和供电模块，所述供电模块通过高频头连接外设。
2.根据权利要求1所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置，其特征在于，所述供电模块包括稳压电路、第一 MOS管、第一电阻和第二电阻；所述第一 MOS管的栅极连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接第二电阻的一端和主芯片的SWl脚，第二电阻的另一端连接稳压电路的输出端和第一 MOS管的源极，第一 MOS管的漏极连接RF射频端子。
3.根据权利要求2所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置，其特征在于，所述第二电阻为偏置电阻，第一 MOS管为PMOS管。
4.根据权利要求2所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置，其特征在于，所述供电模块还包括第一电容、第一电感和静电阻抗器；所述第一电感的一端连接第一 MOS管的漏极、还通过第一电容接地，第一电感的另一端连接高频头的RF射频端子、还通过静电阻抗器接地。
5.根据权利要求2所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置，其特征在于，所述检测模块包括第三电阻和第四电阻，第三电阻的一端连接第一 MOS管的漏极，所述第三电阻的另一端连接主芯片的DETECT I/O脚、还通过第四电阻接地。
6.根据权利要求5所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置，其特征在于，所述恢复模块包括第二 MOS管、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述第二 MOS管的漏极通过第五电阻连接第一 MOS管的漏极和第三电阻的一端，第二 MOS管的栅极连接第六电阻的一端，第六电阻的另一端连接主芯片的SW2脚、还通过第七电阻连接第二 MOS管的源极，第二MOS管的源极连接电视机电源端。
7.根据权利要求6所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置，其特征在于，所述第二 MOS管为PMOS管，第五电阻的阻值为IOK Ω，第三电阻的阻值为IOK Ω，第四电阻的阻值为22K Ω。
8.根据权利要求6所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置，其特征在于，主芯片的型号为MSD6308RT ;第三电阻、第四电阻与第五电阻的阻值关系为:
Vh < (VO X R4 )/(R3+R4) < VH，且 Vh < (Vvcc XR4 )/ (R3+R4+R5) < VH ;其中，Vh为主芯片的DETECTI/0脚能识别为高电平的最小输入电平值，VH为主芯片正常工作时其DETECT I/O脚限定的最高电平；V0为稳压电路输出的直流电压，Vvrc为电视机电源端的电压。
9.一种电视机，其特征在于，包括高频头和如权利要求1-8任意一项所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置，所述高频头连接具有自动保护及自动恢复功能的供电装置。
10.根据权利要求9所述的具有自动保护及自动恢复功能的供电装置，其特征在于，所述高频头包括RF射频端子和地；高频头通过RF电缆线与外设连接，还通过RF射频端子与供电装置的供电模块连接；供电装置中的地与高频头的地连接。
【文档编号】H04N5/63GK203775325SQ201420146186
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】韩世新 申请人:深圳创维－Rgb电子有限公司