一, принцип технологии ШИМ: реализация аналогового управления с помощью цифровых сигналов.
ШИМ управляет яркостью светодиодов подсветки, периодически переключая высокий и низкий уровни и регулируя среднюю выходную мощность с помощью рабочего цикла (отношение времени высокого-уровня к периоду). Например, при частоте 1 кГц и рабочем цикле 50% светодиод работает с мощностью 50%, обеспечивая половинную яркость дисплея. Его основные преимущества заключаются в:
Эффективность и энергосбережение-. По сравнению с аналоговым регулированием яркости (регулирование яркости путем изменения тока) ШИМ позволяет поддерживать стабильную цветовую температуру светодиодов при низкой яркости без дополнительных потерь мощности.
Конструкция без мерцания: когда частота ШИМ превышает критическую частоту слияния мерцаний (CFFF, около 60 Гц) человеческого глаза, визуальное мерцание можно полностью устранить. В промышленных сценариях обычно используются частоты выше 100 Гц, чтобы обеспечить комфорт при длительном-использовании.
Быстрый динамический отклик: ШИМ может обеспечить переключение яркости на уровне миллисекунд, адаптируясь к быстро меняющимся требованиям к отображению данных промышленных приборов.
2. Проектирование оборудования: логика выбора от MCU к выделенному чипу драйвера
1. Решение с прямым приводом MCU
Подходит для промышленных приборов с небольшим количеством сегментов и простым дисплеем (например, монохромных цифровых приборов). Возьмем STM32F031C6T6 в качестве примера:
Конфигурация COM-порта: использование режима высокого сопротивления GPIO в сочетании со схемой RC-фильтрации для генерации напряжения средней точки (например, 2,5 В), чтобы избежать смещения постоянного тока, вызывающего старение ЖК-дисплея.
Конфигурация порта SEG: двухтактный режим вывода, инвертированный с сигналом COM для управления дисплеем. Например, при сканировании COM отображаемый SEG выводит высокий уровень и наоборот выводит низкий уровень.
Схема делителя напряжения: генерирует 1/3 напряжения смещения через сеть резисторов (например, комбинацию 150K, 10K, 100K, 47K), чтобы обеспечить стабильное выходное напряжение средней точки от COM-порта в состоянии высокого сопротивления.
Преимущества: Низкая стоимость, небольшая площадь печатной платы, подходит для встраиваемых систем с ограниченными ресурсами.
2. Специальное решение для чипа драйвера
Для сложных приборов, таких как многострочные дисплеи и интеллектуальные счетчики с управлением подсветкой, рекомендуется использовать MCU со встроенным-контроллером ЖК-дисплея (например, серии Renesas RL78/RA4M1):
Интегрированная конструкция: интеграция регистров данных дисплея, управления тактовой частотой и схем повышения (например, регистров VLCD) для уменьшения количества периферийных компонентов.
Гибкая конфигурация: поддерживает несколько комбинаций режима работы (1/2, 1/3, 1/4) и смещения (1/2, 1/3, 1/4) для адаптации к различным характеристикам ЖК-дисплеев.
Оптимизация низкого энергопотребления: за счет остановки ненужных функций синхронизации (например, регистров OSMC) снижается энергопотребление и продлевается срок службы батареи.
Типичное применение: ЖК-контроллер Renesas RA4M1 может управлять ЖК-дисплеями 4 × 40 сегментов, одновременно контролируя яркость подсветки через модули ШИМ для достижения скоординированного управления дисплеем и подсветкой.
3. Отраслевая практика: оптимизация всего процесса от проектирования до массового производства
1. Индивидуальный дизайн
Спрос на ЖК-дисплеи в промышленных приборах разнообразен и должен быть адаптирован в соответствии со сценариями применения.
Размер и количество сегментов. Если медицинскому оборудованию необходимо отображать данные о температуре, частоте сердечных сокращений и времени в пространстве размером 40 × 20 мм, требуется инновационная схема расположения электродов.
Экологическая адаптируемость. Надежность промышленного уровня обеспечивается посредством -теста на запуск при низкой-температуре при 40 градусах-, испытания на старение при высокой температуре 85 градусов и испытания на непрерывное освещение в течение 2000 часов.
Оптический режим: Позитивный дисплей (черный фон с белым текстом) подходит для использования в помещении, а отрицательный дисплей (белый фон с черным текстом) улучшает читаемость вне помещения; Полупрозрачный и полуотражающий режимы совместимы как с контровым, так и с отраженным светом.
2. Производство и тестирование
Интеллектуальная производственная линия: благодаря двойной гарантии онлайн-обнаружения AOI и ручной повторной проверки, весь процесс от резки проводящего стекла ITO до запечатывания кристаллов автоматизирован.
Соответствие интегральных схем драйвера. При низких-требованиях к энергопотреблению выбирайте приводы со сверх-низким энергопотреблением (например, индивидуальные интегральные схемы драйверов от Xuda Electronics), чтобы продлить срок службы батареи.
Интеграция подсветки: для приборов, которым требуется отображение в ночное время, интегрируйте модули электролюминесцентной или светодиодной подсветки и регулируйте яркость с помощью ШИМ-регулирования яркости (например, 1024-уровневое затемнение в Tesla Model 3).
