Come implementare lo schermo LCD PMW Dimming sulla scheda madre

      Dimming per schermi LCD (Modulazione della larghezza dell'impulso) per schermi LCD è una soluzione comune per il controllo della luminosità regolando il ciclo di lavoro della sorgente di retroilluminazione. Il nucleo di questo metodo è generare un segnale PWM con una frequenza e un ciclo di lavoro specifici sulla scheda madre, guidando il circuito di retroilluminazione (di solito una retroilluminazione a LED) per accendere e spegnere in base a questo ciclo del segnale. Questo metodo utilizza la persistenza della visione dell'occhio umano per ottenere una regolazione luminosa luminosa. Gli ingegneri tecnologici Shenzhen Hongjia, attingendo a anni di esperienza in R&S, offrono le seguenti idee di design per il riferimento dei tuoi ingegneri:

A. Principi di base di Dimming PMW

I display di cristalli liquidi (LCD) non emettono da soli; Invece, si basano su una fonte di retroilluminazione (principalmente LED) per fornire luce. PWM Dimming regola la luminosità media controllando il rapporto tra i tempi di retroilluminazione (Ciclo di lavoro):

· Quando il ciclo di lavoro PWM è al 100%, la retroilluminazione è sempre attiva, raggiungendo la massima luminosità.

· Man mano che il ciclo di lavoro diminuisce, la retroilluminazione è accesa solo per una parte del ciclo, con conseguente corrispondente riduzione della luminosità media.

· L'occhio umano non può percepire lo sfarfallio ad alta frequenza (in genere> 200Hz) a causa della sua persistenza della visione (circa 24 fotogrammi al secondo), ottenendo così un oscurità liscio.

B. Generazione del segnale PWM della scheda madre

La scheda madre deve fornire un segnale PWM stabile e regolabile, in genere implementato da un chip di controllo principale (come un MCU, SOC o controller di retroilluminazione dedicato). I passaggi specifici sono i seguenti:

1. Selezione del chip di controllo principale

· MCUS/SOCS con controller PWM integrati: questi includono la serie ARM Cortex-M (STM32), punti di accesso al telefono cellulare (come Qualcomm Snapdragon) e controller TV (come MediaTek MTK). Questi MCU/SOC hanno un modulo Generatore PWM integrato, che consente la configurazione del software di parametri come frequenza, ciclo di lavoro e polarità.

Driver di retroilluminazione dedicato IC: se la scheda madre deve solo guidare la retroilluminazione, un driver di retroilluminazione IC con controllo PWM integrato (come TPS61088 di TI o PCA9685 di NXP) può semplificare il design del circuito.

2. Configurazione dei parametri PWM

Selezione di frequenza: un equilibrio deve essere raggiunto tra la levigatezza della luminosità e l'interferenza. Una frequenza troppo bassa (<200Hz) può causare sfarfallio visibile; Una frequenza troppo alta (> 20kHz) può aumentare le perdite di commutazione e potenzialmente interferire con i circuiti audio. Range comune: 100Hz-20kHz (TV/monitor in genere utilizzano 1-10kHz e i telefoni cellulari in genere utilizzano 200Hz-1kHz).

Intervallo del ciclo di lavoro: in genere, lo 0% -100% corrisponde alla luminosità da 0 al massimo. Questo deve corrispondere alla linearità del circuito del driver di retroilluminazione per evitare la non linearità della luminosità a bassi cicli di servizio.

Risoluzione: il grado di accuratezza dell'aggiustamento del ciclo di lavoro (ad es. Livelli a 8 bit → 256, livelli a 10 bit → 1024), che determina la finezza della regolazione della luminosità (telefoni cellulari/TV in genere richiedono ≥8 bit).

C. Trasmissione del segnale PWM sul circuito del driver di retroilluminazione

Il segnale PWM generato dalla scheda madre deve essere trasmesso alla scheda del driver di retroilluminazione (o il circuito di retroilluminazione direttamente integrato sulla scheda madre) tramite una connessione cablata. I seguenti problemi dovrebbero essere considerati:

1. Integrità del segnale

· Trasmissione a breve distanza (ad es. La scheda madre e la retroilluminazione sono adiacenti: utilizzare tracce PCB standard (non è richiesto il controllo di impedenza), ma evita di correre parallelamente a segnali ad alta frequenza (come LVD ed EDP) per prevenire la crosstalk.

· Trasmissione a lunga distanza (ad es. Cavi di schermo del laptop): utilizzare cavi schermati (come cavi coassiali) o cavi differenziali (come LVD) e ridurre al minimo le lunghezze di traccia per evitare l'attenuazione o la distorsione del segnale PWM.

2. Matching di livello

L'output a livello di PWM da parte della scheda madre (ad es. CMOS da 3,3 V) deve essere compatibile con il livello di ingresso del driver di retroilluminazione IC. Se il driver IC è alimentato da 5 V, potrebbe essere richiesta la conversione di livello (ad esempio, utilizzando un chip logico della serie 74LVC).

3. Protezione da isolamento

Se esiste un'alta tensione tra il circuito di retroilluminazione e la scheda madre (ad esempio, le lampade fluorescenti a catodo freddo (CCFL) richiedono un'alta tensione, mentre le retroilluminazione a LED sono per lo più basse tensione), un accoppiatore di optorazioni (come l'HCPL-0723) deve essere usato per isolare il ciclo di terra e prevenire l'alta volta di interferimento con il segnale PWM.

D. Design del circuito del driver di retroilluminazione (stadio di uscita del segnale PWM)

Il segnale PWM deve essere convertito nella corrente/tensione richiesta dal LED dal circuito del driver. La funzione principale è convertire il ciclo di lavoro PWM nella corrente media del LED. Un circuito tipico include un'architettura di modulazione a corrente costante + PWM, con i seguenti componenti:

1. Convertitore Boost/Buck

La retroilluminazione a LED richiede una corrente stabile (ad es. Da 350 mA a 2A per stringa). L'alimentatore della scheda madre è in genere 5 V/12V, che richiede un convertitore DC-DC per regolare la tensione:

Circuito di aumento: quando la tensione totale dei LED in serie supera la tensione di alimentazione della scheda madre (ad esempio, quando più LED sono collegati in serie), viene utilizzato un chip boost (come TI TPS61020).

Circuito di dollari: quando la tensione dei LED è inferiore alla tensione di alimentazione della scheda madre (ad esempio, viene utilizzata una singola stringa di LED a bassa tensione), viene utilizzato un IC step-down (come TI TPS5430).

2. Modulo di modulazione PWM

Il driver IC deve ricevere il segnale PWM della scheda madre e regolare la corrente di uscita in base al suo ciclo di lavoro. Soluzioni comuni:

Driver ICS con controllo PWM integrato: ad esempio il massimo Max16834 e NXP PCA9685, che hanno un comparatore PWM integrato che converte direttamente il segnale PWM della scheda madre in modulazione della corrente LED (nessun componente aggiuntivo richiesto).

Soluzione discreta: costruire un circuito di commutazione PWM usando transistor/MOSFET (ad esempio, usando un MOSFET come interruttore elettronico, con il segnale PWM che controlla il suo on/Off, regolando così la corrente LED media).

3. Campionamento e feedback di corrente (controllo di corrente costante)

Per garantire una luminosità stabile, la corrente a LED deve essere campionata e ribaduta al driver IC per una regolamentazione di corrente costante:

Un resistore di campionamento (ad esempio, da 0,1Ω a 1Ω) è collegato in serie con il circuito a LED e la tensione campionata è amplificata da un amplificatore operazionale (ad esempio, il Ti Ina219).

L'IC driver confronta la tensione campionata con una tensione di riferimento e regola il ciclo di lavoro PWM o la resistenza di ondata dell'interruttore per mantenere una corrente costante (per prevenire la deriva della luminosità a LED a causa delle fluttuazioni della temperatura).

F. Parametri e considerazioni chiave

1. Interferenza di frequenza: la frequenza PWM deve evitare l'orologio pixel del segnale di visualizzazione (ad esempio, 75 MHz-150MHz di LVDS) per prevenire l'interferenza elettromagnetica (EMI) e la distorsione dello schermo. Il rumore ad alta frequenza può essere filtrato aggiungendo un filtro RC (ad esempio, collegando un condensatore da 100pf in parallelo con la linea del segnale PWM).

2. Dimming multicanale: se è richiesto un dimme di RGB indipendente (ad esempio, per i monitor di fascia alta), la scheda madre deve produrre tre segnali PWM indipendenti per controllare rispettivamente la retroilluminazione a LED rossa, verde e blu, per ottenere una gamma di colori più ampia e una maggiore accuratezza del colore.

3. Avvio e protezione soft: il circuito del driver deve avere una funzione di avvio a morbido (per evitare l'ondata di corrente istantanea durante l'avvio) e la protezione di sovracorrente integrata (OCP), la protezione della sovratensione (OVP) e la protezione della sovratemperatura (OTP) per prevenire danni ai LED o al driver IC.

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