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有线数字机顶盒“真待机、低功耗”设计方案

导读: 国家的整体转换政策将使得一亿多有线电视用户在今后的几年陆续使用上有线数字机顶盒。当前市场上的机顶盒工作功耗一般为10~15W,其中绝大部分的机顶盒没有“真待机”功能,待机状态下的功耗和工作功耗几乎是一样的。

  一、“真待机、低功耗”的意义

 

  胡锦涛总书记在“十七大”报告中指出,坚持节约资源和保护环境的基本国策,关系人民群众切身利益和中华民族生存发展。必须把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置,落实到每个单位、每个家庭。要完善有利于节约能源资源和保护生态环境的法律和政策,加快形成可持续发展体制机制。

  国家的整体转换政策将使得一亿多有线电视用户在今后的几年陆续使用上有线数字机顶盒。当前市场上的机顶盒工作功耗一般为10~15W,其中绝大部分的机顶盒没有“真待机”功能,待机状态下的功耗和工作功耗几乎是一样的。一台机顶盒平均每天待机二小时将耗费0.023度电。国内当前有线数字机顶盒保有量 2600万台,一年的待机耗电2.18亿度,超过了一个中型火力发电厂一年的发电总量。如果完成数字电视整体转换,国内有线机顶盒保有量将超过1.52亿台(不包括家庭第二台机的需求),一年的待机耗电将达12.76亿度。

  而且,机顶盒如果以非“真待机”状态下待机,机顶盒内部的元器件依旧处于工作状态,这样降低了整机的预期寿命。例如,电解电容,处于工作状态时电解液的挥发速度远高于非工作状态,缩减了实际使用寿命。

 

  二、如何降低机顶盒的工作功耗

 

  如图1机顶盒系统框图,机顶盒在工作状态,各元器件模块的功耗为:

  (1)主芯片:不同厂家的产品功耗差异较大,市场上的主流产品工作功耗从500mW到1500mW不等。

  (2)AC-DC电源模块:一般电源模块的效率在70%-85%之间,即15%-30%的整机功率被电源模块本身消耗了。主要影响效率的因素是PWM开关速率、整流管正向导通电压、电解电容漏电流等。提升电源效率对整机功耗的影响比较大,比如从70%上升到85%,电源模块的损耗就减少了一半。但是进一步提升效率则会变得困难。要将85%的效率提升到90%甚至更高,往往需要更高效的器件、更复杂的电路并忍受更难克服的EMI问题。因此改善电源效率在一定程度上有较好的效果,但是也有其局限性。

  (3)调谐器:工作状态约消耗1-2W。待机时可以完全关断。

  (4)红外接收、和按键板:功率消耗不大,由红外接收头电流,按键导通电阻及其上下拉电阻等决定。一般都在0.1W甚至0.01W以下的数量级,可以忽略不计。

  (5)智能卡:功率消耗由具体的智能卡方案决定,一般不超过1W。

  (6)ram存储器:工作状态约消耗0.5~1.5W。待机时需要给电self-fresh,约消耗0.02W。

  (7)Flash存储器:工作状态消耗约0.5-1W,待机状态的功耗小于0.02W。由于是非易失存储,待机时也可以关断电源。

  (8)EEPROM存储器:工作状态小于0.01W,由于是非易失存储,待机时可以关断电源。

  (9)视频滤波网络:工作状态约0.3-1W,待机时可以关断电源。

  (10)音频放大电路:工作状态约0.5-1W,待机时可以关断电源。

  可见,机顶盒的主要功耗在于电源模块、主芯片和外围器件。待机时外围器件可以通过电源切换开关来关闭,关键是选用低功耗的主芯片、提高电源模块的转换效率。

 

  

  图1机顶盒系统框图

 

  三、没有“真待机”功能的机顶盒是如何待机的

 

  当前市场上的绝大多数机顶盒在待机状态时,仅仅禁止机顶盒的音视频输出,再把指示灯显示为待机状态即可,其余部件的状态跟正常工作时相同,如图2所示。这种待机方式电路设计简单,但待机功耗是最大的,几乎和机顶盒工作状态的功耗相当。比如一个正常工作时功耗为15W的机顶盒,待机时功耗仍然有13-15W。以这种方式待机的机顶盒能耗高,不具备真正意义的待机功能。

 

  

  图2:机顶盒待机状态系统框图(非真待机)

 

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