Технические принципы: энергосберегающая-основа для ЖК-дисплеев.
Энергопотребление ЖК-дисплея в основном зависит от следующих трех категорий: система подсветки, схема управления, обновление дисплея. В случаях с батарейным питанием потребуются следующие 3 улучшения: Систематическое.
Система подсветки: динамическое затемнение, высокоэффективный источник света.
Самый большой источник питания ЖК-дисплея — подсветка (60%-80%). В традиционных моделях используются светодиоды с фиксированной-яркостью, а требования к малому энергопотреблению заключаются в следующем:
ШИМ-регулирование яркости: яркость достигается за счет изменения импульса с частотой > 1 кГц, чтобы предотвратить изменение температуры из-за аналогового затемнения. Например, ЭМ-счетчик воды с батарейным питанием использует датчик внешней освещенности, такой как BH1750, для определения интенсивности света в- реальном времени и соответственно управляет задней-подсветкой, что снижает измеренное энергопотребление более чем на 40 %.
Эффективные источники света: выберите светодиоды меньшей мощности, например, 0,2 Вт/каждый, или выберите боковую подсветку, чтобы уменьшить потери света. Некоторое модное оборудование использует технологию подсветки Mini LED, которая сокращает мощность, потребляемую при зональном освещении.
Схема привода: предварительное-накопление заряда, динамическая связь
Традиционный драйвер ЖК-дисплея требует постоянного обновления пиксельного конденсатора, что приводит к очень высоким требованиям к динамической мощности. Запатентованная технология от Chengdu Jiutian Huaxin решает проблемы, используя:
Предварительное-сохранение заряда: во время периода включения подсветки текущего кадра сохраняйте сигнал данных в конденсаторах в то время, когда нет необходимости записывать сигнал в строки, чтобы не вызывать потери при переключении-частоты при построчной записи.
Компенсация динамической связи: поддерживайте баланс энергии конденсатора с энергией сигнала связи, чтобы дать возможность самому конденсатору самостоятельно управлять вращением жидкого-кристалла; и, следовательно, уменьшение общего требуемого напряжения возбуждения (+5В до + 2. 5В), что приводит к прямому снижению показателей потребления микросхемы в источнике.
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%), увеличьте яркость на 20–30% за счет экономии энергии подсветки.
Обновление дисплея: обновления Smart Sleep и области
Интеллектуальный спящий режим. Современные микросхемы драйверов ЖК-дисплеев (например, ILI9341) имеют несколько различных режимов пониженного-потребления. Например, если вы хотите, чтобы он переходил в спящий режим через 30 секунд. холостого хода, отключение AVDD, питания VGH/VGL, задержка пробуждения менее 100–120 мс.
Технология регионального обновления: обновляются только измененные части, например числа, без перерисовки всего экрана-. Определена маркировка "грязной"- области. Таким образом было измерено снижение энергопотребления более чем на 30%.
Ключевые параметры: критерии выбора ЖК-дисплея малой-мощности.
При использовании ЖК-дисплеев приборов с батарейным питанием обратите внимание при выборе:
Индексы энергопотребления
Рабочий ток: Рабочий ток в случае 3,5-дюймового TFT-ЖК-модуля, нормальный рабочий ток обычно имеет величину порядка 60 мА при питании 3,3 В. Конструкции с низким энергопотреблением нуждаются в еще более низком уровне; менее 20 мА.
ТОК ОЖИДАНИЯ ДОЛЖЕН БЫТЬ МЕНЬШЕ 1 мкА, ЧЕМ ИЗБЕЖАТЬ ПОТЕРЬ В РЕЗЕРВНОМ РЕЖИМЕ.
Энергопотребление подсветки: здесь лучше всего подходит светодиодная подсветка, потребление одного устройства не превышает 0. 5 Вт.
Производительность дисплея
Напротив: высокая контрастность 1000:1 может снизить потребность в яркости подсветки, а затем сэкономить электроэнергию.
Перспектива: широкий угол обзора, например 178 градусов, уменьшит частоту смены угла обзора пользователем, что уменьшит количество энергии, используемой для взаимодействия.
Решение: выбирайте исходя из необходимости, а не зацикливайтесь на максимальном разрешении, потому что дополнительные пиксели требуют больше усилий-.
Экологическая адаптивность
Рабочая температура. Оборудование-с питанием от аккумулятора часто выносят на улицу и должны выдерживать температуру от -40 до 85 градусов.
Уровень защиты: IP68, его можно погружать в воду на длительное время, он применим для мониторинга качества воды.
Интерфейс, Интеграция.
Тип интерфейса Выбирайте между дешевым, но быстрым I80 или высокоскоростным и маломощным MIPI DSI.
Интеграция: выбирайте модули, которые имеют свои собственные микросхемы драйверов, чтобы не было так много периферии.
Методика оптимизации энергосберегающей-архитектуры системного уровня
Необходимо выбрать подходящий ЖК-дисплей с низким энергопотреблением, чтобы он взаимодействовать со всей конструкцией и формировать целостную энергосберегающую архитектуру:
Оптимизация управления питанием
Multi power rails: an external, high efficiency DC-DC boost circuit (TPS61040) is used to create the required ± 10V at >КПД 85% для схемы управления.
Динамическое переключение питания: переключение шины питания в зависимости от состояния дисплея, отключение всех-неосновных источников питания в спящем режиме.
Программное обеспечение совместного управления
Технология динамической частотной модуляции: автоматически регулируйте тактовую частоту I80 в зависимости от отображаемого контента. Что касается образца, например, падение частоты ниже 10 Гц, когда он находится в состоянии покоя, или повышение примерно до 60 Гц, когда он движется, и имеет измерения, позволяющие показать фактическое значение того, что было сохранено с 40%.
Алгоритм адаптивной яркости: мы создаем таблицу, которая соотносит различное количество освещенности с определенным процентом яркости (например, когда света вообще нет, мы будем использовать только 10 процентов яркости), а также таблицу, которая использует датчик окружающей среды и постоянно изменяет их для нас в соответствии с их выводами.
Аппаратная конструкция с низким-энергопотреблением
Микроконтроллер с низким энергопотреблением: выберите микроконтроллер с чрезвычайно низким энергопотреблением, например Renesas RL78 / L13, и он потребляет рабочий ток всего около 100 мкА/МГц.
Материал с низкой утечкой: материал с высокой диэлектрической проницаемостью, такой как Al2O3, используется в качестве конденсатора предварительного-накопления и удерживающего конденсатора, чтобы снизить потребляемую статическую мощность.
Типичный случай: Практическая проверка питания от аккумуляторов.
Случай 1. Счетчик воды на электромагнитных волнах с питанием от аккумулятора.
Городской счетчик воды: 6 лет.
3,5-дюймовый TFT ЖК-дисплей, потребляемая мощность подсветки ЖК-дисплея: 0,8 Вт, рабочий ток ЖК-дисплея: 15 мА (питание 3,3 В).
Меры оптимизации:
Благодаря использованию ШИМ-регулирования яркости и датчика внешней освещенности энергопотребление подсветки сокращается на 45%.
Интегрированная схема управления предварительным накоплением заряда снижает мощность, потребляемую управляющей схемой, на тридцать процентов.
30 минут бездействия для перехода в спящий режим, ток сна составляет 0,5 мкА.
Реальные результаты испытаний показывают, что мощность всей машины снизилась с 200 мВт до 80 мВт, и теперь она может использовать свои батареи в течение восьми лет.
Кейс – Портативный медицинский монитор.
Сценарий применения: первая помощь на открытом воздухе, необходимо работать без перерыва в течение 24 часов.
Выбор ЖК-дисплея: 2,4-дюймовый OLED (заменяет традиционный ЖК-дисплей), но он очень дорогой; наконец, выберите TFT-ЖК-дисплей малой-мощности с рабочим током 12 мА (источник питания 2,8 В).
Меры оптимизации:
Используйте технологию регионального обновления, обновляйте только те области изображения, которые изменились из-за изменения частоты сердечных сокращений, кислорода в крови и т. д.
Встроенная схема драйвера динамической-связи использует управляющие напряжения, величина которых уменьшена на величину от -5 В до -3 В;
Маломощные-модули 4G, такие как Air780E, для синхронизации данных сокращают время ожидания ЖК-дисплея.
Фактический результат теста: энергопотребление всей машины снизилось на 150 мВт до 60 мВт и соответствует требованиям 24-часового использования.
