DE3825485A1 - Bus-controlled switched-mode power supply for digital television receivers or the like having a stand-by function - Google Patents

Bus-controlled switched-mode power supply for digital television receivers or the like having a stand-by function

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DE3825485A1
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DE3825485A
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Uwe Ing Grad Hartmann
Udo Ing Grad Mai
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Vogt Electronic AG
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Vogt Electronic AG
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/63—Generation or supply of power specially adapted for television receivers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032—Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

A switched-mode power supply for digital television receivers is described in which only the supply voltages for signal processing are mains isolated and the necessary control pulses for the deflection etc. are fed back to the mains side via a databus.

Description

Stand der TechnikState of the art

Heutige digitale Fernsehkonzepte beinhalten die Signalflußsteuerung (ZF, Farbaufbereitung, Video und Ton) und erzeugen - per Software einstellbar Ansteuersignale für die Ablenkgeneratoren und Ost-West-Rasterkorrekturschaltung.
Das Netzteil wurde bisher von der Bussteuerung ausgeklammert.Today's digital television concepts include signal flow control (IF, color processing, video and sound) and generate control signals for the deflection generators and east-west raster correction circuit that can be set by software.
So far, the power supply has been excluded from the bus control.

AufgabenstellungTask

Wirtschaftliches, busgesteuertes Schaltnetzteilkonzept, das eine Zusammenlegung von Ablenk- und Netzteilfunktion zur Kostensenkung erlaubt.Economical, bus-controlled switching power supply concept that merges of distraction and power supply function allowed to reduce costs.

Lösungsolution

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, in einem Schaltnetzteil die vorhandene Netztrennstelle für die Sekundärregelung in eine Bustrennstelle umzuwandeln, so daß alle softwaremäßigen Steuerungsabläufe zwischen netzgetrennter und netzverbundener Empfängerseite auch bidirektional ermöglicht werden. Die Netztrennstelle kann z. B. durch Ringkernübertrager oder Optokoppler verwirklicht werden.According to the invention it is proposed that the existing in a switching power supply Converting the network separation point for the secondary control into a bus separation point, so that all software control processes between network separated and network-connected receiver side can also be made bidirectional. The network separation point can e.g. B. realized by toroidal transformer or optocoupler will.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Ein Busanschluß für die netzverbundene Seite eröffnet völlig neue Perspektiven der Konzeptauswahl:A bus connection for the network-connected side opens up completely new perspectives the concept selection:

  • - Als Oszillator für Ablenkung und Netzteil kann der Clockgenerator mit Frequenzteiler verwendet werden.- The clock generator can be used as an oscillator for distraction and power supply Frequency dividers are used.
  • - Die heruntergeteilte Frequenz kann mit der Zeilenfrequenz verglichen und der Clockgenerator kann mit einem Vielfachen der Zeilenfrequenz synchronisiert werden.- The divided frequency can be compared with the line frequency and the clock generator can be synchronized with a multiple of the line frequency will.
  • - Der Soll- und Istwert der Horizontalbetriebsspannung kann für die Regelung per Bus auf die Primärseite übertragen werden.- The setpoint and actual value of the horizontal operating voltage can be used for control can be transferred to the primary side by bus.
  • - Überlast, zu hohe Spannungen, Kurzschlüsse usw. können ausgewertet und per Bus einer Schutz- oder Strombegrenzerschaltung zugeleitet werden. - Overload, excessive voltages, short circuits etc. can be evaluated and can be fed to a protection or current limiter circuit by bus.  
  • - Im Stand-by-Betrieb kann per Bussteuerung nach Bedarf abgeregelt werden.- In stand-by mode, the bus control can be used as required.
  • - Die Ein/Ausschaltfunktion kann unmittelbar per Software erfolgen.- The on / off function can be done directly by software.
  • - Der IR-Empfänger kann der heißen Seite zugeordnet werden.- The IR receiver can be assigned to the hot side.
  • - Die gesamte Ablenkung horizontal und vertikal sowie die Ost-West-Kissenkorrektur können der "heißen" Seite zugeordnet werden. Die Steuerung der gesamten Geometrie und Frequenz wird durch den Bus ermöglicht. Hierdurch erlangt eine an sich bekannte Schaltungskombination, Zeilenablenkung mit Netzteil, eine neue Bedeutung.- The entire horizontal and vertical deflection as well as the east-west pillow correction can be assigned to the "hot" side. The control of the entire geometry and frequency is made possible by the bus. Hereby acquires a circuit combination known per se, line deflection with Power supply, a new meaning.
  • - Die strahlstromabhängige Nachsteuerung der Ost-West-Schaltung für die Bildbreitenkonstanz kann auch über den Datenbus erfolgen.- The beam current-dependent readjustment of the east-west circuit for the Image width consistency can also be achieved via the data bus.
  • - Schaltnetzteiltrafo kann auch bei höheren Ablenkfrequenzen und Netzteilfrequenzen in Kammerwicklungstechnik durchgeführt werden. Die "Verbraucher"-Ablenkung ist der heißen Seite zugeordnet und kann nahezu ohne Streuverluste durch den Schaltnetzteiltrafo versorgt werden.- Switching power supply transformer can also with higher deflection frequencies and power supply frequencies in chamber winding technology. The "consumer" distraction is assigned to the hot side and can be used almost without Leakage losses are supplied by the switching power supply transformer.
  • - Ermöglicht Billigstkonzepte (1 Transistor, 1 Trafo) auch für digitales Fernsehkonzept (Datenbus übernimmt z. B. Geometriesteuerung auf der heißen Seite).- Enables cheapest concepts (1 transistor, 1 transformer) also for digital TV concept (e.g. data bus takes over geometry control on the hot Page).
  • - Eine Stand-by-Überwachung: Systemspannungs-Ist-Wert wird mit der Ausschaltinformation ständig verglichen. Auch im Fehlerfall kann sich das Gerät nicht selbsttätig einschalten; so kann auf den Netzhauptschalter verzichtet werden.- A stand-by monitoring: actual system voltage value is displayed with the switch-off information constantly compared. Even in the event of an error, the device can do not switch on automatically; so you can do without the main power switch will.
  • - Die Entmagnetisierung kann gesteuert werden. Es ist auch eine Kombination aus Entmagnetisierung und Erdfeldkompensation denkbar. Hierdurch würde eine Spule, die Erdfeldkompensationsspule, eingespart werden.- The demagnetization can be controlled. It is also a combination from demagnetization and earth field compensation possible. This would one coil, the earth field compensation coil, can be saved.
  • - Steuerung von unterschiedlichen Last- und Spannungsbedürfnissen für verschiedene Stand-by-Funktionen. Auch die Steuerung und Überwachung von Zweitnetzteilen ist möglich. Dadurch können Teilfunktionen des Empfängers z. B. für Aufnahmen (VCR oder Bildplatte) oder Videotextüberwachung (VPS) betrieben werden.- Control of different load and voltage needs for different Stand-by functions. The control and monitoring of Second power supplies are possible. This enables partial functions of the receiver e.g. B. for recordings (VCR or video plate) or teletext monitoring (VPS) operate.

Diese Aufzählung von Möglichkeiten durch die Einführung des Busanschlusses an die Primärseite soll nur einen Einblick in die Konzeptvielfalt geben und erhebt keinen Anspruch auf Vollzähligkeit. This list of possibilities through the introduction of the bus connection on the primary side should only give an insight into the variety of concepts and makes no claim to completeness.  

So ist die primärseitige Bussteuerung sicher auch für VCR, CD, Monitor, HiFi, Audio usw. vorteilhaft. Das Blockschaltbild zeigt ein einfaches Beispiel eines Schaltnetzteiles, das von einem sekundärseitig vorhandenen µP gesteuert wird.So the primary-side bus control is certainly also advantageous for VCR, CD, monitor, HiFi, audio, etc. The block diagram shows a simple example of a switched-mode power supply that is controlled by a µ P on the secondary side.

Bild 1 zeigt ein Schaltnetzteil mit Bussteuerung und gleichzeitiger Anordnung der Ablenkstufen auf der Primärseite des Netzteiles.
Dadurch entfällt die Netztrennung der Versorgung dieser Stufen, wodurch eine bessere Kopplung im Schaltnetzteilübertrager garantiert ist. Selbst bei höheren Ablenkungs- und Schaltnetzteilfrequenzen ist die Verwendung eines preisgünstigen Kammertrafos möglich.
Denkbare Steuerungen für die einzelnen Stufen sind: Figure 1 shows a switching power supply with bus control and simultaneous arrangement of the deflection stages on the primary side of the power supply.
This eliminates the need to disconnect the supply of these stages, which guarantees a better coupling in the switched-mode power supply. Even at higher deflection and switching power supply frequencies, the use of an inexpensive chamber transformer is possible.
Conceivable controls for the individual stages are:

Treiber: Ein-/Ausschalter, Pulsbreitenbegrenzung in Abhängigkeit der Netzspannung, Basisstromsteuerung und -überwachung beim Einschaltvorgang usw.
Regelstufe: Sollwert (und Istwert, wenn die Systemspannung netzgetrennt erzeugt wird), Schutzfunktionen, kontrollierter Stand-by-Betrieb, Umschalten auf verschiedene Betriebsarten, Softstart usw.
H-Ablenkung: Bildbreite statisch und dynamisch, Horizontallage und -linearität (für z. B. Multifrequenzmonitore) usw.
Vertikalablenkung: Bildamplitude und -lage, Linearität sowie Funktionsüberwachung für den Schutz der Bildröhre
Ost-West-Kissenkorrekturschaltung: Kissen, Trapez, Bildbreite
Infrarotverstärker: Sämtliche Steuerfunktionen der FernbedienungDriver: On / off switch, pulse width limitation depending on the mains voltage, basic current control and monitoring during the switch-on process, etc.
Control level: setpoint (and actual value if the system voltage is generated separately from the mains), protective functions, controlled stand-by operation, switching to different operating modes, soft start etc.
H-deflection: static and dynamic image width, horizontal position and linearity (e.g. for multi-frequency monitors) etc.
Vertical deflection: image amplitude and position, linearity and function monitoring for the protection of the picture tube
East-west pillow correction circuit: pillow, trapeze, image width
Infrared amplifier: All control functions of the remote control

Bild 2 zeigt ein Beispiel, wie durch den Datenbus auf der dem Stecker zugeordneten Seite eine ökonomische Schaltung ermöglicht wird. Horizontalablenkung und Schaltnetzteil sind nach dem Wesselprinzip zu einer Einheit zusammengefaßt. Zu den im Bild 1 aufgeführten Steuerfunktionen können hier noch konzeptbedingte Abläufe kostengünstig per Software überwacht und gesteuert werden. Figure 2 shows an example of how the data bus on the side assigned to the connector enables economical switching. Horizontal deflection and switching power supply are combined into one unit based on the Wessel principle. In addition to the control functions shown in Figure 1, concept-related processes can be cost-effectively monitored and controlled using software.

Claims (9)

1. Busgesteuertes Schaltnetzteil für digitale Fernsehempfänger mit Stand-by-Funktion, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundärseitig (netzgetrennte) vorhandene Datenbus mittels galvanisch trennenden Koppelelementen mit der netzverbundenen Primärseite verbunden ist;1. Bus-controlled switching power supply for digital television receivers with stand-by function, characterized in that the secondary-side (network-separated) existing data bus is connected to the network-connected primary side by means of galvanically isolating coupling elements; 2. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Busverbindung monodirektional ist;2. according to claim 1, characterized in that this bus connection is monodirectional is; 3. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Busverbindung bidirektional ist;3. according to claim 1, characterized in that this bus connection bidirectionally is; 4. nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Busverbindung zur Steuerung anderer Stufen (Zeilen- und Vertikalablenkung, IR-Empfänger, Entmagnetisierung oder dergleichen) dient;4. according to claim 1 to 3, characterized in that this bus connection to control other levels (line and vertical deflection, IR receiver, Demagnetization or the like) is used; 5. nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Schaltnetztrafo in Kammerwicklung ausgeführt ist;5. according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the switching power transformer used in chamber winding is; 6. nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Trafo und nur ein Transistor für die Funktionseinheiten H-Ablenkung und Netzteil Verwendung finden;6. according to one or more of the preceding claims, characterized in that that only one transformer and only one transistor for the functional units H-deflection and power supply are used; 7. nach einem oder mehreren Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Softwaresteuerung die Entmagnetisierung und die Erdmagnetfeldkompensation zusammengefaßt werden, so daß beide Funktionen mit nur einer Spule abgedeckt werden;7. according to one or more claims, characterized in that means Software control demagnetization and geomagnetic field compensation are summarized so that both functions are covered with only one coil will; 8. dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Software ständig die Stand-by- Funktion überprüft wird und dadurch der Netzschalter entfallen kann;8. characterized in that the stand-by Function is checked and the power switch can be omitted; 9. dadurch gekennzeichnet, daß auch zusätzliche Netzteile über diesen Bus gesteuert werden.9. characterized in that additional power supplies via this bus to be controlled.
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