Jak zaimplementować ekran LCD PMW przyciemnianie na płycie głównej

      PWM (modulacja szerokości impulsowej) Dmming dla ekranów LCD jest powszechnym rozwiązaniem kontroli jasności poprzez dostosowanie cyklu pracy źródła podświetlenia. Rdzeniem tej metody jest wygenerowanie sygnału PWM o określonej częstotliwości i cyklu pracy na płycie głównej, napędzanie obwodu podświetlenia (zwykle podświetlenie LED) do włączenia i wyłączania zgodnie z tym cyklem sygnału. Ta metoda wykorzystuje trwałość widzenia przez ludzkie oko, aby osiągnąć płynną regulację jasności. Shenzhen Hongjia Technology Engineers, Opierając się na latach badań i rozwoju, oferują następujące pomysły na projektowanie inżynierów:

A. Podstawowe zasady przyciemniania PMW

Wyświetlacze ciekłokrystaliczne (LCD) nie emitują światła; Zamiast tego polegają na źródle podświetlenia (głównie diod LED), aby zapewnić światło. Śmieranie PWM dostosowuje średnią jasność, kontrolując stosunek podświetlenia w czasie i poza czasem (cykl pracy):

· Gdy cykl pracy PWM wynosi 100%, podświetlenie jest zawsze włączone, osiągając maksymalną jasność.

· Wraz ze spadkiem cyklu pracy podświetlenie jest włączone tylko dla części cyklu, co powoduje odpowiedni spadek średniej jasności.

· Ludzkie oko nie może dostrzec migotania o wysokiej częstotliwości (zwykle> 200 Hz) ze względu na jego trwałość widzenia (około 24 klatek na sekundę), osiągając w ten sposób gładkie przyciemnienie.

B. Generowanie sygnału PWM płyty głównej

Płyta główna musi dostarczyć stabilny i regulowany sygnał PWM, zwykle zaimplementowany przez główny układ sterujący (taki jak MCU, SOC lub dedykowany kontroler podświetlenia). Konkretne kroki są następujące:

1. Główny wybór układu sterowania

· MCUS/SOC ze zintegrowanymi sterowcami PWM: obejmują one serię ARM Cortex-M (STM32), punkty dostępu do telefonów komórkowych (takie jak Qualcomm Snapdragon) i kontrolery telewizyjne (takie jak MediaTek MTK). Te MCUS/SOC mają zintegrowany moduł generatora PWM, umożliwiający konfigurację oprogramowania parametrów, takich jak częstotliwość, cykl pracy i polaryzacja.

Dedykowany sterownik podświetlenia IC: Jeśli płyta główna musi tylko napędzać podświetlenie, IC sterownik podświetlenia ze zintegrowaną kontrolą PWM (taki jak TPS61088 lub NXP PCA9685) może uprościć projektowanie obwodu.

2. Konfiguracja parametrów PWM

Wybór częstotliwości: Należy uderzyć równowagę między gładkość jasności i zakłócenia. Częstotliwość, która jest zbyt niska (<200 Hz), może powodować widzialny migotanie; Częstotliwość zbyt wysoka (> 20 kHz) może zwiększyć straty przełączania i potencjalnie zakłócać obwody audio. Wspólny zakres: 100 Hz-20 kHz (telewizory/monitory zwykle używają 1-10 kHz, a telefony komórkowe zwykle używają 200 Hz-1KHz).

Cykl pracy: Zazwyczaj 0% -100% odpowiada jasności od 0 do maksimum. Musi to pasować do liniowości obwodu sterownika podświetlenia, aby uniknąć nieliniowości jasności w cyklach o niskiej służbie.

Rozdzielczość: Stopień dokładności regulacji cyklu pracy (np. 8-bit → 256 poziomów, 10-bitowe poziomy → 1024), co określa drobne regulację jasności (telefony komórkowe/telewizory zwykle wymagają ≥8 bitów).

C. transmisja sygnału PWM do obwodu sterownika podświetlenia

Sygnał PWM generowany przez płytę główną musi być przesyłany na płytę sterownika podświetlenia (lub obwód podświetlenia bezpośrednio zintegrowany na płycie głównej) za pomocą połączenia przewodowego. Należy wziąć pod uwagę następujące problemy:

1. Integralność sygnału

· Transmisja krótkoterminowa (np. Płyta główna i płyta podświetlana są sąsiadują): Użyj standardowych śladów PCB (kontrola impedancji nie jest wymagana), ale unikaj biegania równolegle do sygnałów o wysokiej częstotliwości (takich jak LVDS i EDP), aby zapobiec przesłuchowi.

· Transmisja na duże odległości (np. Kable ekranowe laptopa): Użyj kabli osłonowych (takich jak kable koncentryczne) lub kabli różnicowych (takich jak LVD) i minimalizuj długości śledzenia, aby uniknąć tłumienia lub zniekształceń sygnału PWM.

2. Dopasowanie poziomu

Wyjście poziomu PWM przez płytę główną (np. CMO 3,3 V) musi być kompatybilna z poziomem wejściowym sterownika podświetlenia IC. Jeśli IC sterownika jest zasilany przez 5 V, może być wymagana konwersja poziomu (np. Przy użyciu układu logicznego serii 74LVC).

3. Ochrona izolacyjna

Jeśli między obwodem podświetlenia a płytą główną istnieje wysokie napięcie (na przykład zimne lampy fluorescencyjne katodowe (CCFL) wymagają wysokiego napięcia, podczas gdy podświetlenie LED są w większości niskie napięcie), należy zastosować optokoplerz (taki jak HCPL-0723), aby wyodrębnić pętlę podłoża i zapobiegać wysokim napięciem z przeniesieniem za pomocą sygnału PWM.

D. Projekt obwodu sterownika podświetlenia (etap wyjściowy sygnału PWM)

Sygnał PWM musi zostać przekonwertowany na prąd/napięcie wymagane przez LED przez obwód sterownika. Podstawową funkcją jest przekształcenie cyklu pracy PWM na średni prąd LED. Typowy obwód zawiera stały prąd napęd + architektura modulacji PWM z następującymi komponentami:

1. Konwerter Boost/Buck

Podświetlenie LED wymagają stabilnego prądu (np. 350 mA do 2A na ciąg). Zasilacz płyty głównej wynosi zazwyczaj 5 V/12 V, co wymaga konwertera DC-DC do regulacji napięcia:

Obwód wzmocnienia: Gdy całkowite napięcie szeregów diod LED przekracza napięcie zasilania płyty głównej (np. Gdy wiele diod LED jest połączonych szeregowo), stosuje się układ wzmacniający (taki jak TI TPS61020).

Obwód Buck: Gdy napięcie LED jest mniejsze niż napięcie zasilania płyty głównej (np. Pojedynczy ciąg LED o niskim napięciu), stosuje się IC z spadkiem (takiego jak TI TPS5430).

2. Moduł modulacji PWM

IC sterownika musi odbierać sygnał PWM płyty głównej i dostosować prąd wyjściowy w oparciu o jego cykl pracy. Wspólne rozwiązania:

ICS sterownika ze zintegrowaną kontrolą PWM: takie jak maksyma MAX16834 i NXP PCA9685, które mają zintegrowany komparator PWM, który bezpośrednio przekształca sygnał PWM płyty głównej na modulację prądu LED (nie wymagane dodatkowe komponenty).

Rozwiązanie dyskretne: Zbuduj obwód przełączania PWM za pomocą tranzystorów/MOSFET (np. Przy użyciu MOSFET jako przełącznika elektronicznego, z sygnałem PWM kontrolującym jego/wyłączając, regulując w ten sposób średni prąd LED).

3. Pobieranie prądu i sprzężenie zwrotne (stała kontrola prądu)

Aby zapewnić stabilną jasność, prąd LED musi zostać pobrany i zasilany z powrotem do IC kierowcy w celu stałego prądu:

Rezystor próbkowania (np. 0,1Ω do 1Ω) jest połączony szeregowo z obwodem LED, a próbkowane napięcie jest amplifikowane przez wzmacniacz OP (np. Ti Ina219).

IC sterownika porównuje próbkowane napięcie z napięciem odniesienia i dostosowuje cykl pracy PWM lub oporność przełącznika w celu utrzymania stałego prądu (aby zapobiec dryfowi jasności LED z powodu wahań temperatury).

F. Kluczowe parametry i rozważania

1. Zakłócenia częstotliwości: Częstotliwość PWM musi unikać zegara piksela sygnału wyświetlania (np. 75 MHz-150MHz LVDS, aby zapobiec zakłóceniu elektromagnetycznym (EMI) i zniekształceń ekranu. Szum o wysokiej częstotliwości można filtrować, dodając filtr RC (np. Podłączenie kondensatora 100pf równolegle z linią sygnału PWM).

2. Dimming wielokanałowy: Jeśli wymagane jest niezależne ściemnianie RGB (np. W przypadku monitorów wysokiej klasy) płyta główna musi wyświetlić trzy niezależne sygnały PWM, aby kontrolować odpowiednio czerwone, zielone i niebieskie podświetlenie LED, aby osiągnąć szerszą gamę kolorów i większą dokładność kolorów.

3. Miękki start i ochrona: Obwód sterownika musi mieć funkcję miękkiego startowego (aby uniknąć natychmiastowego wzrostu prądu podczas uruchamiania) i zintegrowanej ochrony nadprądowej (OCP), ochrony przepięcia (OVP) i ochrony przewagi (OTP), aby zapobiec uszkodzeniu LED lub IC sterownika.

      Technologia Shenzhen Hongjia specjalizuje się w badaniach i rozwoju, produkcji i sprzedaży wyświetlaczy od 1,14 cala do 12,1 cala i ekranach wspierających dotykowych. Mamy czysty pokój o powierzchni 3000 metrów kwadratowych, trzy w pełni automatyczne linie produkcyjne i 12-letnie doświadczenie w branży. Mamy zespół doświadczonych inżynierów, którzy mogą udzielić klientom porady podczas projektowania produktów, co upraszcza projekt PWM płyty głównej. Mamy wyświetlacze o różnych rozmiarach, które wszystkie obsługują przyciemnienie PWM. Klienci mogą wysłać do nas wiadomość e -mail do zapytania.