Zasady techniczne: Nisko-energetyczna baza dla LCD.
Zużycie energii przez wyświetlacze LCD obejmuje głównie 3 kategorie: system podświetlenia, obwód sterujący, odświeżanie wyświetlacza. W obudowach zasilanych bateryjnie będzie wymagał następujących 3 ulepszeń: Systematycznego.
System podświetlenia: dynamiczne przyciemnianie, źródło światła o wysokiej wydajności
Największym źródłem zasilania wyświetlacza LCD jest podświetlenie (60%-80%). Tradycyjne wykorzystują diody LED-o stałej jasności, a wymagania dotyczące niskiego poboru mocy obejmują:
Ściemnianie PWM: Rozjaśnia się poprzez zmianę impulsu z częstotliwością > 1 kHz, aby zapobiec zmianie temperatury spowodowanej ściemnianiem analogowym. Na przykład wodomierz EM zasilany bateryjnie wykorzystuje czujnik światła otoczenia, taki jak BH1750, aby uzyskać- natężenie światła w czasie rzeczywistym i odpowiednio steruje-podświetleniem, co zmniejsza zmierzone zużycie energii o ponad 40%.
Wydajne źródła światła: wybierz diody LED o niższej mocy, np. 0,2 W/każda, lub wybierz boczne emitujące podświetlenie, aby zmniejszyć straty światła. Niektóre fantazyjne urządzenia wykorzystują technologię podświetlenia Mini LED, która zmniejsza zużycie energii przez oświetlenie sterowane strefowo.
Obwód napędowy: wstępne ładowanie-, sprzęganie dynamiczne
Tradycyjny sterownik LCD wymaga ciągłego odświeżania kondensatora pikselowego, co powoduje bardzo wysokie wymagania dotyczące mocy dynamicznej. Opatentowana technologia Chengdu Jiutian Huaxin radzi sobie z różnymi problemami, wykorzystując:
Wstępne-przechowywanie ładunku: podczas okresu podświetlenia bieżącej ramki przechowuj sygnał danych w kondensatorach w chwilach, gdy nie ma potrzeby zapisywania sygnału na liniach, aby nie spowodować utraty-wysokiej częstotliwości przy przełączaniu podczas zapisu linia po linii.
Dynamiczna kompensacja sprzężenia: utrzymuj równowagę energii kondensatora z energią sygnału sprzęgającego, aby umożliwić samemu kondensatorowi samodzielne napędzanie obrotu ciekłego-kryształu; i tym samym zmniejszenie całkowitego wymaganego napięcia napędu (+5 V do + 2. 5 V), co skutkuje bezpośrednią redukcją u źródła wartości zużycia układu scalonego.
Timing optimization: reduce pixel voltage write time from current 16. 7 μ s/line to nearly complete in parallel, extend backlight "ON" time (current 30%-40% of scan, now >70%), zwiększ jasność o 20% -30% poprzez oszczędzanie energii podświetlenia.
Odświeżanie wyświetlacza: Inteligentne aktualizacje dotyczące snu i obszaru
Inteligentny tryb uśpienia: nowoczesne układy scalone sterownika LCD (takie jak ILI9341) obsługują kilka różnych trybów niskiego-poboru mocy. Na przykład, jeśli chcesz, aby przeszedł w tryb uśpienia po 30 sekundach. biegu jałowego, odcięcie zasilania AVDD, VGH/VGL, wybudzenie z opóźnieniem mniejszym niż 100 – 120 ms.
Technologia odświeżania regionalnego: aktualizowanie tylko zmienionych części, takich jak liczby, bez ponownego-rysowania całego ekranu. Zdefiniowano etykietę „brudnego”-obszaru. W ten sposób zmierzono ponad 30% zmniejszenie zużycia energii.
Kluczowe parametry: kryteria wyboru-LCD o niskim poborze mocy
W przypadku przyrządów zasilanych bateryjnie, z wyświetlaczami LCD, należy zwrócić uwagę przy dokonywaniu następujących wyborów:
Wskaźniki zużycia energii
Prąd roboczy: Prąd roboczy w przypadku 3,5-calowego modułu TFT – LCD, normalny prąd roboczy będzie miał zazwyczaj wielkość rzędu około 60 mA przy zasilaniu napięciem 3,3 V. Konstrukcje o małej mocy wymagają jeszcze niższej mocy; mniej niż 20mA.
PRĄD UŚPIENIA POWINNY BYĆ MNIEJSZY NIŻ 1uA, ABY UNIKNĄĆ STRAT W CZASIE.
Pobór mocy podświetlenia: tutaj wybiera się podświetlenie LED, a pojedyncza jednostka zużywa nie więcej niż 0. 5 W.
Wydajność wyświetlacza
Przeciwnie: wysoki kontrast 1000:1 może zmniejszyć zapotrzebowanie na jasność podświetlenia, a tym samym oszczędzać energię.
Perspektywa: szeroki kąt widzenia, np. 178 stopni, zmniejszyłby częstotliwość zmiany kąta widzenia przez użytkownika, zmniejszając tym samym ilość energii zużywanej na interakcję.
Rozdzielczość: wybierz w zależności od potrzeb, a nie obsesji na punkcie maksymalnej rozdzielczości, ponieważ dodatkowe piksele pochłaniają więcej-dysku.
Możliwość dostosowania do środowiska
Temperatura pracy: sprzęt-zasilany bateryjnie jest często wysyłany na zewnątrz i musi wytrzymać temperatury od -40 do 85 stopni.
Poziom ochrony: IP68, który może być zanurzony w wodzie przez długi czas i ma zastosowanie w scenariuszu monitorowania jakości wody.
Interfejs, integracja.
Typ interfejsu Wybierz pomiędzy tanim, ale szybkim I80 lub szybkim, energooszczędnym MIPI DSI.
Integracja: Wybierz moduły, które mają własne układy scalone sterowników, aby nie było zbyt wiele miejsca na urządzenia peryferyjne.
Metodologia optymalizacji architektury oszczędzającej energię na poziomie systemu.-
Należy wybrać odpowiedni wyświetlacz LCD o niskim poborze mocy, aby współpracował z całym projektem i tworzył całą architekturę oszczędzającą energię:
Optymalizacja zarządzania energią
Multi power rails: an external, high efficiency DC-DC boost circuit (TPS61040) is used to create the required ± 10V at >Sprawność obwodu sterującego 85%.
Dynamiczne przełączanie zasilania: przełączaj szynę zasilającą w zależności od stanu wyświetlacza, wyłączaj wszystkie-niezbędne źródła zasilania w trybie uśpienia.
Kontrola współpracy oprogramowania
Technologia dynamicznej modulacji częstotliwości: Automatycznie dostosuj częstotliwość zegara I80 w zależności od wyświetlanej zawartości. Jeśli chodzi o próbkę, np. spadek poniżej 10 Hz w stanie spoczynku lub wzrost do około 60 Hz podczas poruszania się, a pomiar jest w stanie pokazać rzeczywistą wartość tego, co zostało zaoszczędzone z 40%.
Algorytm adaptacyjnej jasności: tworzymy tabelę, która koreluje różne ilości oświetlenia z określonym procentem jasności (np. gdy w ogóle nie ma światła, zużywalibyśmy tylko 10 procent jasności), a także tabelę, która wykorzystuje czujnik otoczenia i stale je dla nas zmienia zgodnie z ustaleniami.
Projekt sprzętu o niskim-poborze mocy
MCU o małej mocy: wybierz MCU o wyjątkowo niskim zużyciu energii, taki jak Renesas RL78 / L13, który pobiera prąd roboczy tylko około 100 μ A/ MHz.
Materiał o niskim wycieku: materiał o wysokiej stałej dielektrycznej, taki jak Al2O3, jest używany w kondensatorze wstępnego{{2}magazynowania i kondensatorze podtrzymującym, aby zmniejszyć zużywaną moc statyczną.
Typowy przypadek: Praktyczna weryfikacja zasilania z akumulatorów.
Przypadek 1: Wodomierz zasilany baterią wykorzystujący fale elektromagnetyczne
Wodomierz miejski: 6 lat.
3,5-calowy wyświetlacz TFT LCD, pobór mocy podświetlenia LCD: 0,8 W, prąd roboczy LCD: 15 mA (zasilanie 3,3 V).
Środki optymalizacyjne:
Dzięki zastosowaniu ściemniania PWM i czujnika światła otoczenia w celu zmniejszenia zużycia energii podświetlenia o 45%.
Zintegrowany obwód sterujący wstępnym magazynowaniem ładunku zmniejsza moc zużywaną przez układ scalony sterujący o trzydzieści procent.
30 minut bez żadnej operacji, aby przejść w tryb uśpienia, prąd uśpienia wynosi 0,5 μA.
Rzeczywisty wynik testów pokazuje, że moc całej maszyny spadła z 200 mW do 80 mW i obecnie może ona korzystać z akumulatorów aż do ośmiu lat.
Etui – przenośny monitor medyczny.
Scenariusz zastosowania: pierwsza pomoc na świeżym powietrzu, trzeba pracować bez przerwy przez 24 godziny.
Wybór wyświetlacza LCD: 2,4-calowy OLED (zastępuje tradycyjny wyświetlacz LCD), ale jest bardzo drogi; w końcu wybierz małą-moc TFT-LCD z prądem roboczym 12 mA (zasilanie 2,8 V).
Środki optymalizacyjne:
Korzystaj z regionalnej technologii odświeżania, aktualizuj tylko te obszary obrazu, które uległy zmianie ze względu na zmianę tętna, poziomu tlenu we krwi itp.
Zintegrowany obwód sterownika ze sprzęgłem dynamicznym- wykorzystuje napięcia sterujące, których wielkość została zmniejszona o wartość od -5 V do -3 V;
Moduły-4G o niskim poborze mocy, takie jak Air780E do synchronizacji danych, skracają tryb gotowości wyświetlacza LCD.
Rzeczywisty wynik testu: pobór mocy całej maszyny spadł o 150 mW do 60 mW i spełnia wymagania 24-godzinnego użytkowania.
