一, Optimalizácia návrhu hardvéru: zníženie strát prúdu z koreňa
1. Vyberte čip ovládača s nízkou spotrebou energie-
Hnací prúd segmentovaného LCD sa skladá hlavne zo statickej spotreby energie a dynamickej spotreby energie riadiaceho čipu. Hoci tradičné čipy ovládačov (napríklad HT1621) majú nízku cenu, ich statický prúd je relatívne vysoký (asi 10 μA @ 3V). Nová generácia čipov ovládača (napríklad CXLC8963B) znižuje statický prúd na 0,1 μA @ 3V integráciou modulov správy napájania a konfigurovateľných obvodov predpätia, pričom podporuje dynamické nastavenie 1/2, 1/3 alebo 1/4 pracovných cyklov, čo môže znížiť dynamickú spotrebu energie o viac ako 30 %. Napríklad v aplikáciách elektromerov CXLC8963B optimalizuje dizajn nabíjacieho čerpadla na zníženie VLCD (prevádzkové napätie z tekutých kryštálov) z 5 V na 3,8 V, čím sa priamo zníži hnací prúd o 40 %.
2. Optimalizujte predpätie a konfiguráciu pracovného cyklu
Hnací prúd segmentovaného LCD úzko súvisí s pomerom predpätia a pracovným cyklom. Ak vezmeme ako príklad 1/4 pracovného cyklu, ak sa použije návrh 1/3 predpätia, riadiace napätie je rozdelené do štyroch úrovní (V3, V2, V1, V0). Dynamickým nastavením rozdielu napätia medzi SEG (segmentová elektróda) a COM (spoločná elektróda) je možné zaistiť, aby efektívny rozdiel napätia vo vybranom segmente bol 2/3 VLCD, a nie iba 1/3 VLCD v nevybranom segmente. Tento dizajn nielen zlepšuje kontrast, ale tiež znižuje neefektívny prúd znížením rozdielu napätia v nevybraných segmentoch. Aktuálne testovacie údaje ukazujú, že pri konfigurácii predpätia 1/4 pracovného cyklu+1/3 je hnací prúd znížený o 25 % v porovnaní so schémou odchýlky 1/2 pracovného cyklu+1/2.
3. Prijatie materiálov s nízkym odporom a optimalizácia rozloženia
Hnací prúd je úmerný odporu obvodu. Pri návrhu PCB môžu nasledujúce opatrenia výrazne znížiť straty odporu:
Používanie nízkoteplotných zliatinových odporov, ako sú presné odpory s toleranciou ± 100 ppm/stupeň, môže znížiť vplyv zmien teploty na prúd.
Prijatie Kelvinovho spojenia: eliminácia vplyvu odporu vodiča na detekciu prúdu a zabezpečenie presnosti spätnoväzbového napätia.
Optimalizujte napájaciu cestu: skráťte dĺžku vedenia od VLCD k čipu ovládača a znížte parazitnú indukčnosť. Napríklad v istom projekte inteligentného termostatu sa skrátením dĺžky vedenia VLCD z 20 mm na 5 mm znížilo kolísanie budiaceho prúdu z ± 15 % na ± 5 %.
2, Optimalizácia stratégie pohonu: dynamicky sa prispôsobuje, aby sa znížila spotreba energie
1. PWM stmievanie nahrádza analógové stmievanie
Tradičné analógové stmievanie dosahuje nastavenie jasu priamym znížením prúdu podsvietenia LED, ale môže viesť k posunu farebnej teploty a zníženiu účinnosti. PWM stmievanie riadi priemerný prúd úpravou pracovného cyklu (D) signálu štvorcovej vlny. PWM stmievanie má nasledujúce výhody:
Konštantná farebná teplota: Udržujte stabilnú farebnú teplotu LED, aby ste predišli odchýlke farieb na displeji.
Široký rozsah stmievania: podporuje nastavenie jasu od 0 % do 100 %, čím spĺňa potreby scén so silným svetlom (napríklad vonku) a so slabým svetlom (napríklad nočné).
Vysoká účinnosť: zabraňuje strate účinnosti spôsobenej znížením prúdu pri analógovom stmievaní.
V priemyselných prístrojoch môže použitie frekvencie 1 kHz PWM zabrániť vnímaniu blikania ľudským okom a znížiť spotrebu energie podsvietenia o viac ako 40 %.
2. Technológia inverzného pohonu rámu
Segmentovaný LCD displej musí byť poháňaný striedavým prúdom, aby sa predišlo "DC otrave" LCD. Riadenie obrátenia snímok zaisťuje, že dlhodobé-priemerné napätie je nulové preklopením polarity napätia (A-B-A-B...) snímku po snímke. Napríklad v nepárnych snímkach sa na vybratý segment použije +2/3VLCD tlakový rozdiel; Použite rozdiel tlaku -2/3 VLCD v párnych snímkach. Tento dizajn nielenže predlžuje životnosť tekutých kryštálov, ale tiež znižuje hnací prúd minimalizovaním neúčinného rozdielu napätia. Aktuálne testovacie údaje ukazujú, že reverzné riadenie môže znížiť kolísanie budiaceho prúdu z ± 20 % na ± 5 %.
3. Dynamická úprava pracovného cyklu
Dynamická úprava pracovného cyklu na základe zobrazeného obsahu môže ďalej znížiť spotrebu energie. Napríklad:
Statické zobrazenie: Pri zobrazovaní pevných hodnôt (napríklad času) použite 1/4 pracovného cyklu na zníženie obnovovacej frekvencie.
Dynamický displej: Pri zobrazovaní posúvajúcich sa hodnôt (ako sú zmeny teploty) prepnite na 1/2 pracovného cyklu, aby ste zvýšili rýchlosť odozvy.
Istý projekt palubnej dosky automobilu použil túto stratégiu na zníženie priemerného jazdného prúdu zo 120 μA na 80 μA, čo viedlo k zvýšeniu životnosti batérie o 33 %.
3, Prípadová štúdia: Prax s nízkym príkonom priemyselného termostatu
Určitý priemyselný termostat používa nasledujúcu schému na zníženie riadiaceho prúdu segmentovaného LCD:
Hardvér: Je vybraný čip ovládača CXLC8963B, nakonfigurovaný s predpätím 1/4 pracovného cyklu+1/3 a VLCD znížené na 3,8 V.
Ovládač: Prijatím PWM stmievania (1 kHz) a riadením obrátenia snímok sa spotreba energie podsvietenia zníži o 45 %.
Systém: Integrovaný snímač okolitého svetla na dosiahnutie adaptívneho stmievania; Kombináciou inteligentného spánku a obnovy oddielov sa priemerný prevádzkový prúd znížil zo 150 μA na 85 μA.
Aktuálne testovacie údaje ukazujú, že toto riešenie predlžuje životnosť batérie zariadenia z 12 mesiacov na 18 mesiacov, čím spĺňa dlhodobé-požiadavky na stabilnú prevádzku priemyselných scenárov.
