Technische principes: lage-energiebasis voor LCD.
Het stroomverbruik van LCD's komt voornamelijk voort uit de volgende 3 categorieën: achtergrondverlichtingssysteem, aandrijfcircuit, displayverversing. In gevallen met batterijvoeding zijn deze 3 verbeteringen nodig: Systematisch.
Achtergrondverlichtingssysteem: dynamisch dimmen, hoogefficiënte lichtbron
De grootste voeding voor het LCD-scherm is de achtergrondverlichting (60%-80%). Traditionele modellen gebruiken LED's met vaste-helderheid en energiezuinige apparaten introduceren deze:
PWM-dimmen: Het wordt helder door verandering van de puls met een frequentie> 1 kHz, om te voorkomen dat de temperatuur verandert door analoog dimmen. Een EM-watermeter op batterijen gebruikt bijvoorbeeld de omgevingslichtsensor, zoals de BH1750, om de lichtintensiteit in real- tijd te bepalen en regelt het achtergrondlicht- dienovereenkomstig, waardoor het gemeten energieverbruik met meer dan 40% wordt verminderd.
Efficiënte lichtbronnen: Kies LED's met een lager vermogen, zoals 0,2 W/elk, of kies zijwaarts uitstralende achtergrondverlichting om verloren licht te verminderen. Sommige luxe apparatuur maakt gebruik van de Mini LED-achtergrondverlichtingstechnologie die het stroomverbruik via de zonegestuurde verlichting vermindert.
Aandrijfcircuit: laadvoor-opslag, dynamische koppeling
De traditionele LCD-driver vereist een constante verversing van de pixelcondensator, waardoor er zeer hoge dynamische vermogensvereisten zijn. De gepatenteerde technologie van Chengdu Jiutian Huaxin omzeilt dingen door gebruik te maken van:
Oplaadvoor-opslag: tijdens de aan-periode van de achtergrondverlichting van het huidige frame slaat u het datasignaal op in de condensatoren op momenten dat het niet nodig is om het signaal naar lijnen te schrijven, om geen hoge- schakelverlies bij het schrijven van regels te veroorzaken.
Dynamische koppelingscompensatie: houd de energie van de condensator in evenwicht met die van het koppelingssignaal, zodat de condensator zelf de rotatie van het vloeibare -kristal zelf kan aandrijven; en dus een afname van de totale benodigde aandrijfspanning (+5V omlaag naar + 2. 5V), wat resulteert in een directe reductie aan de bron van de IC-verbruikscijfers.
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%), verhoog de helderheid met 20% -30% door energiebesparing met achtergrondverlichting.
Scherm vernieuwen: slimme slaap- en gebiedsupdates
Intelligente slaapmodus: moderne LCD-driver-IC's (zoals ILI9341) hebben verschillende modi voor laag-verbruik. Like als je wilt dat hij na 30 seconden in de slaapmodus gaat. van stationair draaien, AVDD-, VGH/VGL-stroom uitschakelen, ontwaken met een vertraging van minder dan 100 – 120 ms.
Regionale vernieuwingstechnologie: alleen gewijzigde onderdelen worden bijgewerkt, zoals getallen, en niet het hele scherm wordt opnieuw-getekend. 'Vuile'-gebiedlabel gedefinieerd. Gemeten op deze manier ruim 30% minder stroomverbruik.
Belangrijkste parameters: selectiecriteria voor LCD met laag-vermogen
Let bij LCD-instrumenten met batterijvoeding op bij het maken van deze keuzes:
Stroomverbruikindexen
Werkstroom: Werkstroom in het geval dat het om een 3,5 inch TFT-LCD-module gaat, zou de normale bedrijfsstroom doorgaans een grootte hebben van ongeveer 60 mA bij levering op 3,3 V. Ontwerpen met een laag vermogen hebben nog minder nodig; minder dan 20 mA.
DE SLAAPSTROOM MOET MINDER DAN 1uA ZIJN OM STANDBY-VERLIEZEN TE VOORKOMEN.
Stroomverbruik achtergrondverlichting: LED-achtergrondverlichting is hier de beste keuze en een enkele eenheid zou niet meer dan 0. 5 W verbruiken.
Prestaties weergeven
Het tegenovergestelde: een hoog contrast van 1000:1 kan de behoefte aan helderheid van de achtergrondverlichting verminderen en vervolgens energie besparen.
Perspectief: Een brede kijkhoek van bijvoorbeeld 178 graden zou het aantal keren dat de gebruiker van kijkhoek verandert verminderen, waardoor er minder stroom wordt gebruikt voor interactie.
Resolutie: selecteer op basis van behoefte in plaats van geobsedeerd te zijn door maximale resolutie, omdat dit meer drive- verbruikt voor de extra pixels.
Aanpassingsvermogen aan het milieu
Werktemperatuur: Apparatuur op batterijen-wordt vaak naar buiten gestuurd en moet bestand zijn tegen temperaturen van -40 graden tot 85 graden.
Beschermingsniveau: IP68, dat lange tijd in water kan worden ondergedompeld, en is van toepassing op het scenario van monitoring van de waterkwaliteit.
Interface, integratie.
Interfacetype Kies tussen de goedkope maar snelle I80 of de snelle MIPI DSI met laag vermogen.
Integratie: Kies modules die hun eigen driver-IC's hebben, zodat er niet zoveel voor de periferie is.
Optimalisatiemethodologie voor energie op systeemniveau-Besparingsarchitectuur
Moet een geschikt LCD-scherm met laag vermogen selecteren om samen te werken met het hele ontwerp om een volledige energiebesparende architectuur te vormen:
Optimalisatie van energiebeheer
Multi power rails: an external, high efficiency DC-DC boost circuit (TPS61040) is used to create the required ± 10V at >85% efficiëntie voor het aandrijfcircuit.
Dynamische stroomschakeling: schakel de voedingsrail op basis van de status van het scherm en schakel alle niet-essentiële stroomtoevoer uit in de slaapmodus.
Software coöperatieve controle
Dynamische frequentiemodulatietechnologie: Pas de klokfrequentie van de I80 automatisch aan, afhankelijk van de weergegeven inhoud. Wat betreft het voorbeeld, zoals dalen onder de 10 Hz wanneer deze in rust is of stijgen tot ongeveer 60 Hz terwijl deze beweegt en de meting heeft om een werkelijke waarde te kunnen weergeven voor wat er is bespaard vanaf 40%.
Het adaptieve helderheidsalgo: we bouwen een tabel op die verschillende hoeveelheden verlichting correleert met een bepaald percentage helderheid (als er helemaal geen licht is, zouden we slechts 10 procent van de helderheid gebruiken), evenals een tabel die een omgevingssensor gebruikt en deze voortdurend voor ons aanpast op basis van hun bevindingen.
Hardware-ontwerp met laag-energieverbruik
MCU met laag vermogen: Selecteer een MCU met extreem laag energieverbruik, zoals Renesas RL78 / L13, en deze verbruikt slechts ongeveer 100 μ A/Mhz werkstroom.
Materiaal met weinig lekkage: materiaal met een hoge diëlektrische constante, zoals Al2O3, wordt gebruikt voor de voor-opslagcondensator en de vasthoudcondensator om het verbruikte statische vermogen te verminderen.
Typisch geval: praktische verificatie voor stroom uit batterijen.
Geval 1: De EM-golfwatermeter op batterijen
Stedelijke watervoorzieningsmeter: 6 jaar.
3,5 inch TFT LCD, LCD-achtergrondverlichting Stroomverbruik: 0,8 W, LCD-bedrijfsstroom: 15 mA (3,3 V voeding).
Optimalisatiemaatregelen:
Met het gebruik van PWM-dimmen en de omgevingslichtsensor om het stroomverbruik van de achtergrondverlichting te verminderen, 45%.
Het geïntegreerde laad-vooropslag-aandrijfcircuit brengt het stroomverbruik van het aandrijvende IC met dertig procent terug.
30 minuten zonder bediening ingesteld om naar de slaapmodus te gaan, de slaapstroom is 0,5 μA.
Uit echte testresultaten blijkt dat het totale vermogen van de machine afneemt van 200 mW naar 80 mW en dat de accu's nu acht jaar lang kunnen worden gebruikt.
Case – Een draagbare medische monitor.
Toepassingsscenario: EHBO buiten, er moet 24 uur non-stop gewerkt worden.
LCD-selectie: 2,4-inch OLED (vervangt traditionele LCD), maar het is erg duur; kies ten slotte voor een TFT-LCD met laag-vermogen en een werkstroom van 12 mA (2,8 V voeding).
Optimalisatiemaatregelen:
Gebruik de regionale vernieuwingstechnologie, update alleen die delen van het beeld die zijn veranderd als gevolg van de verandering in hartslag, bloedzuurstof, enz.
Het geïntegreerde dynamische-koppelingsstuurcircuit maakt gebruik van stuurspanningen die in grootte zijn verlaagd met een waarde van -5V tot -3V;
4G-modules met laag-vermogen, zoals de Air780E, om de gegevens te synchroniseren, verlagen de stand-bymodus van het LCD-scherm.
Feitelijk testresultaat: het stroomverbruik van de gehele machine is met 150 mW gedaald naar 60 mW en voldoet aan de eis van 24-uursgebruik.
