一, Classificació bàsica i diferències de consum d'energia dels mètodes de conducció
Els mètodes de conducció de la pantalla LCD segmentada es divideixen principalment en dues categories: la conducció estàtica i la conducció en -divisió de temps (dinàmica), i hi ha diferències significatives en les seves característiques de consum d'energia:
1. Unitat estàtica: baixa complexitat però alt consum d'energia
La conducció estàtica assigna elèctrodes independents a cada segment de la pantalla i controla l'estat de la pantalla amb una tensió constant. El seu avantatge rau en el seu circuit senzill i la seva ràpida velocitat de resposta, però requereix un gran nombre de pins (com ara 12 pins SEG i 1 pin COM per a una pantalla LCD de 3 bits), la qual cosa comporta un augment del cost del xip del controlador.
Punts dolorosos del consum d'energia:
Encesa contínua: tots els segments de la pantalla mantenen la tensió durant els períodes sense actualització, la qual cosa comporta un alt consum d'energia estàtica.
Pèrdua de pins: el disseny de múltiples pins augmenta la impedància de la línia, provocant una pèrdua tèrmica addicional.
Escenaris aplicables: dispositius senzills amb pocs segments de visualització (menys de 8 segments o iguals) i sensibilitat al cost.
2. Impuls per divisió del temps: solució bàsica-d'estalvi d'energia
La unitat de divisió de temps utilitza la tecnologia de multiplexació de -divisió de temps per compartir un elèctrode comú (COM) entre diversos segments i aconseguir el control de la pantalla mitjançant la combinació de voltatge. Els seus paràmetres bàsics inclouen el cicle de treball i la relació de biaix, que afecten directament el consum d'energia.
Principi d'estalvi d'energia:
Escaneig dinàmic: apliqueu tensió a COM i SEG només durant el període de commutació i reinicieu la tensió a zero durant el període sense gating, reduint significativament el consum d'energia estàtica.
Optimització de polarització: en dividir la tensió a través d'una xarxa de resistències, es generen tensions de diversos-nivells (com ara 1/3 de polarització) per reduir la diferència de tensió ineficaç i reduir el corrent de conducció.
Cas típic:
Un determinat controlador industrial adopta una unitat de divisió de 1/4 de polarització i 1/8 de temps de treball-, que redueix el consum d'energia en un 42% i millora la uniformitat de la pantalla en un 15% en comparació amb la unitat estàtica.
2, Marc per seleccionar mètodes de conducció-conduïts per estalviar energia
1. Seleccioneu el tipus de controlador segons la complexitat de la visualització
Mètodes de conducció recomanats per mostrar números de segments i efectes d'estalvi d'energia-
El circuit de conducció estàtic de 8 segments és senzill, però té un alt consum d'energia
Quan s'aplica la tensió de polarització del segment 9-32 1/2, els pins d'accionament dividits es redueixen un 50% i el consum d'energia es redueix un 30%
Quan la tensió de polarització és superior o igual a 32 segments i 1/3 o 1/4, els pins d'accionament dividits es redueixen un 70% i el consum d'energia es redueix en més d'un 50%
Propostes pràctiques:
Els dispositius mèdics (com ara els electrocardiògrafs) solen utilitzar pantalles LCD de 16 segments, amb una preferència per 1/3 de polarització i 1/8 de temps de cicle de treball-controladors, equilibrant l'eficiència energètica i la claredat de la pantalla.
Si els instruments industrials (com els sensors de pressió) mostren més de 20 segments, s'hauria d'utilitzar un esquema de cicle de treball d'1/4 de polarització i 1/16 per evitar la interferència del senyal causada per massa pins.
2. Configuració d'optimització de la relació de biaix i el cicle de treball
El biaix i el deure són els paràmetres bàsics de la conducció de-divisió de temps,
Estratègia d'estalvi d'energia:
Cicle de treball alt (valor de treball baix): com ara el cicle de treball 1/16, pot reduir el nombre de pins COM, però cal augmentar el valor de polarització (com ara 1/4 de polarització) per mantenir el contrast de la pantalla, que pot augmentar el corrent de conducció.
Cicle de treball baix (valor de treball alt): per exemple, amb un cicle de treball d'1/4, el valor de bias es pot reduir a 1/2, però es requereixen més pins COM, augmentant els costos de maquinari.
Experiència en el sector:
Els dispositius domèstics intel·ligents, com ara els termòstats, solen utilitzar un esquema de biaix d'1/8 de cicle de treball+1/3 per aconseguir un equilibri entre el recompte de pins i el consum d'energia.
Els instruments muntats en vehicles (com ara els velocímetres) requereixen un cicle de treball de 1/16 i un esquema de polarització d'1/4 a causa de les elevades vibracions ambientals per millorar les capacitats anti-interferències, però el consum d'energia augmenta entre un 8% i un 12%.
3. Selecció clau dels xips de controlador
L'elecció de xips de controladors LCD dedicats (com ara HT1621, TC7211A) pot optimitzar encara més el consum d'energia:
Oscil·lador integrat: substitueix oscil·ladors de cristall externs, redueix el nombre de components i redueix el consum d'energia en espera.
Regulació dinàmica de la tensió: ajusta automàticament la tensió de conducció segons la temperatura ambient per evitar el malbaratament d'energia causat per la sobretensió.
Mode de baixa potència: admet el mode de repòs, el consum d'energia es pot reduir a un nivell μ A.
cas
Un sensor en xarxa que utilitza el xip HT1621 es comunica amb la MCU mitjançant la interfície SPI, reduint els pins en un 60% i el consum d'energia en un 55% en comparació amb les solucions d'accionament directe.
3, Habilitats pràctiques per-conduir per estalviar energia
1. Optimització de la forma d'ona: reduir la commutació ineficaç
Actualització sincrònica: assegureu-vos la commutació síncrona dels senyals COM i SEG per evitar corrents transitoris causades per la desalineació del temps.
Unitat de fase inversa: emet una forma d'ona invertida després de cada cicle d'escaneig per equilibrar la distribució de càrrega i reduir la decadència de la vida útil causada pel biaix-a llarg termini.
efecte
Un determinat dispositiu HMI industrial va reduir el pic de corrent transitori de 50mA a 20mA i va reduir el consum d'energia en un 18% optimitzant la forma d'ona de conducció.
2. Compensació de temperatura: Adaptar-se als canvis ambientals
Ajust de biaix dinàmic: augmenteu el valor de biaix en entorns de baixa-temperatura per compensar la disminució de la velocitat de resposta del cristall líquid; Reduïu el valor de biaix en entorns d'alta temperatura per evitar una vida útil escurçada causada per una conducció excessiva.
Adaptació del cicle de treball: ajusteu la freqüència de refresc segons la intensitat de la llum ambiental i reduïu el cicle de treball en entorns amb poca llum per reduir el consum d'energia.
Suport de dades:
Els experiments han demostrat que la compensació de temperatura pot controlar la fluctuació del consum d'energia de la pantalla LCD dins d'un ± 5% dins del rang de -20 graus a 70 graus.
3. Optimització de la maquetació: reduir els paràmetres paràsits
Cablejat curt: controleu la longitud de les línies de senyal COM i SEG a 5 cm per reduir la impedància de la línia.
Disseny de blindatge: envolteu una làmina de coure al voltant de línies de senyal d'alta-velocitat (com ara els rellotges SPI) per reduir el consum d'energia de retransmissió causat per la interferència electromagnètica.
cas
Un determinat quadre de comandament del cotxe va reduir la taxa de retransmissió causada per la interferència del senyal del 3% al 0,5% i va reduir el consum d'energia del sistema en un 7% optimitzant el disseny del PCB.
