วิธีใช้ LCD Screen PMW หรี่ลงบนเมนบอร์ด

      PWM (การปรับความกว้างพัลส์) การหรี่แสงสำหรับหน้าจอ LCD เป็นวิธีแก้ปัญหาทั่วไปสำหรับการควบคุมความสว่างโดยการปรับรอบการทำงานของแหล่งกำเนิดแสงแบ็คไลท์ แกนกลางของวิธีนี้คือการสร้างสัญญาณ PWM ที่มีความถี่และรอบการทำงานเฉพาะบนเมนบอร์ดขับวงจรแบ็คไลท์ (โดยปกติจะเป็นแบ็คไลท์ LED) เพื่อเปิดและปิดตามวัฏจักรสัญญาณนี้ วิธีนี้ใช้การมองเห็นการมองเห็นของดวงตามนุษย์เพื่อให้ได้การปรับความสว่างที่ราบรื่น วิศวกรเทคโนโลยีเซินเจิ้นฮงเจียวาดภาพจากประสบการณ์การวิจัยและพัฒนาหลายปีนำเสนอแนวคิดการออกแบบต่อไปนี้สำหรับการอ้างอิงของวิศวกรของคุณ:

A. หลักการพื้นฐานของการหรี่ PMW

การแสดงผลคริสตัลเหลว (LCDs) ไม่ปล่อยแสงเอง แต่พวกเขาพึ่งพาแหล่งไฟแบ็คไลท์ (ส่วนใหญ่เป็นไฟ LED) เพื่อให้แสง การหรี่แสง PWM ปรับความสว่างเฉลี่ยโดยการควบคุมอัตราส่วนของเวลาเปิดและปิดของแบ็คไลท์ (รอบการทำงาน):

·เมื่อรอบการทำงานของ PWM คือ 100%แบ็คไลท์จะเปิดอยู่เสมอเพื่อให้ได้ความสว่างสูงสุด

·เมื่อรอบการทำงานลดลงแบ็คไลท์จะเปิดอยู่เพียงส่วนเดียวของวัฏจักรทำให้เกิดความสว่างเฉลี่ยที่ลดลง

·ดวงตาของมนุษย์ไม่สามารถรับรู้ถึงความถี่สูง (โดยทั่วไป> 200Hz) เนื่องจากการคงอยู่ของการมองเห็น (ประมาณ 24 เฟรมต่อวินาที) จึงทำให้การหรี่ลงอย่างราบรื่น

B. การสร้างสัญญาณ PWM เมนบอร์ด

เมนบอร์ดจะต้องให้สัญญาณ PWM ที่มีความเสถียรและปรับได้โดยทั่วไปจะถูกนำไปใช้โดยชิปควบคุมหลัก (เช่น MCU, SOC หรือตัวควบคุมแบ็คไลท์เฉพาะ) ขั้นตอนเฉพาะมีดังนี้:

1. การเลือกชิปควบคุมหลัก

· MCUS/SOCS ที่มีตัวควบคุม PWM ในตัว: เหล่านี้รวมถึงชุด ARM Cortex-M Series (STM32), จุดเชื่อมต่อโทรศัพท์มือถือ (เช่น Qualcomm Snapdragon) และตัวควบคุมทีวี (เช่น MediaTek MTK) MCUS/SOC เหล่านี้มีโมดูล PWM Generator ในตัวซึ่งช่วยให้การกำหนดค่าซอฟต์แวร์ของพารามิเตอร์เช่นความถี่วัฏจักรหน้าที่และขั้ว

ไดรเวอร์แบ็คไลท์โดยเฉพาะ IC: หากเมนบอร์ดต้องการขับเคลื่อนแบ็คไลท์เท่านั้นไดรเวอร์แบ็คไลท์ IC ที่มีการควบคุม PWM ในตัว (เช่น TPS61088 หรือ PCA9685 ของ NXP ของ TI สามารถทำให้การออกแบบวงจรง่ายขึ้น

2. การกำหนดค่าพารามิเตอร์ PWM

การเลือกความถี่: ความสมดุลจะต้องเกิดขึ้นระหว่างความสว่างที่ราบรื่นและการรบกวน ความถี่ที่ต่ำเกินไป (<200Hz) อาจทำให้มองเห็นได้ ความถี่ที่สูงเกินไป (> 20kHz) สามารถเพิ่มการสูญเสียการสลับและอาจรบกวนวงจรเสียง ช่วงทั่วไป: 100Hz-20kHz (โดยทั่วไปแล้วทีวี/จอภาพใช้ 1-10kHz และโทรศัพท์มือถือมักจะใช้ 200Hz-1KHz)

ช่วงรอบการทำงาน: โดยทั่วไปแล้ว 0% -100% สอดคล้องกับความสว่างจาก 0 ถึงสูงสุด สิ่งนี้จะต้องตรงกับความเป็นเส้นตรงของวงจรไดรเวอร์แบ็คไลท์เพื่อหลีกเลี่ยงความสว่างไม่เชิงเส้นในรอบการทำงานต่ำ

ความละเอียด: ระดับความแม่นยำในการปรับรอบการทำงาน (เช่น 8 บิต→ 256 ระดับ, ระดับ 10 บิต→ 1024) ซึ่งกำหนดความละเอียดของการปรับความสว่าง (โทรศัพท์มือถือ/ทีวีมักจะต้องใช้≥8บิต)

C. การส่งสัญญาณ PWM ไปยังวงจรไดรเวอร์แบ็คไลท์

สัญญาณ PWM ที่สร้างขึ้นโดยเมนบอร์ดจะต้องส่งไปยังบอร์ดไดรเวอร์แบ็คไลท์ (หรือวงจรแบ็คไลท์ที่รวมเข้ากับเมนบอร์ดโดยตรง) ผ่านการเชื่อมต่อแบบมีสาย ควรพิจารณาปัญหาต่อไปนี้:

1. ความสมบูรณ์ของสัญญาณ

·การส่งระยะสั้น (เช่นบอร์ดมาเธอร์บอร์ดและแบ็คไลท์อยู่ติดกัน): ใช้ร่องรอย PCB มาตรฐาน (ไม่จำเป็นต้องควบคุมอิมพีแดนซ์) แต่หลีกเลี่ยงการทำงานขนานกับสัญญาณความถี่สูง (เช่น LVDs และ EDP) เพื่อป้องกัน crosstalk

·การส่งทางไกล (เช่นสายเคเบิลหน้าจอแล็ปท็อป): ใช้สายเคเบิลป้องกัน (เช่นสายโคแอกเซียล) หรือสายเคเบิลที่แตกต่าง (เช่น LVDS) และลดความยาวการติดตามเพื่อหลีกเลี่ยงการลดทอนสัญญาณ PWM หรือการบิดเบือน

2. การจับคู่ระดับ

เอาต์พุตระดับ PWM โดยเมนบอร์ด (เช่น 3.3V CMOS) จะต้องเข้ากันได้กับระดับอินพุตของ IC ไดรเวอร์แบ็คไลท์ หากไดรเวอร์ IC ขับเคลื่อนด้วย 5V อาจจำเป็นต้องมีการแปลงระดับ (เช่นใช้ชิปลอจิก 74LVC ซีรี่ส์)

3. การป้องกันการแยก

หากมีแรงดันไฟฟ้าสูงระหว่างวงจรแบ็คไลท์และเมนบอร์ด (ตัวอย่างเช่นโคมไฟฟลูออเรสเซนต์ (CCFLs) ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าสูงในขณะที่ไฟแบ็คไลท์ LED ส่วนใหญ่เป็นแรงดันไฟฟ้าต่ำ), optocoupler (เช่น HCPL-0723)

D. การออกแบบวงจรไดรเวอร์แบ็คไลท์ (ขั้นตอนการส่งสัญญาณ PWM)

สัญญาณ PWM จะต้องแปลงเป็นกระแส/แรงดันไฟฟ้าที่ LED ต้องการโดยวงจรไดรเวอร์ ฟังก์ชั่นหลักคือการแปลงรอบการทำงานของ PWM เป็นกระแสเฉลี่ยของ LED วงจรทั่วไปรวมถึงสถาปัตยกรรมการมอดูเลตไดรฟ์ปัจจุบัน + PWM ที่มีส่วนประกอบต่อไปนี้:

1. Boost/Buck Converter

แบ็คไลท์ LED ต้องการกระแสที่เสถียร (เช่น 350mA ถึง 2A ต่อสตริง) แหล่งจ่ายไฟเมนบอร์ดมักจะเป็น 5V/12V ซึ่งต้องการตัวแปลง DC-DC เพื่อปรับแรงดันไฟฟ้า:

Boost Circuit: เมื่อแรงดันไฟฟ้ารวมของไฟ LED ในซีรีส์เกินแรงดันไฟฟ้าของเมนบอร์ดพาวเวอร์ (เช่นเมื่อมีการเชื่อมต่อ LED หลายตัวในซีรีย์) จะใช้ชิป Boost (เช่น TI TPS61020)

Buck Circuit: เมื่อแรงดันไฟฟ้า LED น้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าของเมนบอร์ด (เช่น LED สายไฟแรงดันไฟฟ้าต่ำเดี่ยว) ซึ่งเป็น IC แบบก้าวลง (เช่น Ti TPS5430)

2. โมดูลการมอดูเลต PWM

IC ของไดรเวอร์ต้องได้รับสัญญาณ PWM มาเธอร์บอร์ดและปรับกระแสเอาต์พุตตามวัฏจักรหน้าที่ โซลูชั่นทั่วไป:

ไดรเวอร์ ICS ที่มีการควบคุม PWM ในตัว: เช่น Maxim Max16834 และ NXP PCA9685 ซึ่งมีตัวเปรียบเทียบ PWM ในตัวที่แปลงสัญญาณ PWM มาเธอร์บอร์ดโดยตรงเป็น LED Modulation ปัจจุบัน (ไม่จำเป็นต้องใช้ส่วนประกอบเพิ่มเติม)

โซลูชันที่ไม่ต่อเนื่อง: สร้างวงจรสวิตช์ PWM โดยใช้ทรานซิสเตอร์/mosfets (เช่นการใช้ MOSFET เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์โดยมีสัญญาณ PWM ที่ควบคุมการเปิด/ปิดดังนั้นจึงปรับกระแสไฟ LED เฉลี่ย)

3. การสุ่มตัวอย่างปัจจุบันและข้อเสนอแนะ (การควบคุมปัจจุบันคงที่)

เพื่อให้แน่ใจว่ามีความสว่างที่เสถียรกระแสไฟ LED จะต้องสุ่มตัวอย่างและป้อนกลับไปยังไดรเวอร์ IC สำหรับการควบคุมกระแสคงที่:

ตัวต้านทานการสุ่มตัวอย่าง (เช่น0.1Ωถึง1Ω) เชื่อมต่อเป็นอนุกรมกับวงจร LED และแรงดันไฟฟ้าตัวอย่างถูกขยายโดยแอมป์ OP (เช่น TI INA219)

IC ของไดรเวอร์เปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าตัวอย่างกับแรงดันอ้างอิงและปรับรอบการทำงานของ PWM หรือความต้านทานต่อสวิตช์เพื่อรักษากระแสคงที่ (เพื่อป้องกันความสว่างของ LED เนื่องจากความผันผวนของอุณหภูมิ)

F. พารามิเตอร์และข้อควรพิจารณา

1. สัญญาณรบกวนความถี่: ความถี่ PWM ต้องหลีกเลี่ยงนาฬิกาพิกเซลของสัญญาณจอแสดงผล (เช่น 75MHz-150MHz ของ LVDS) เพื่อป้องกันการรบกวนด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) และการบิดเบือนหน้าจอ เสียงรบกวนความถี่สูงสามารถกรองได้โดยการเพิ่มตัวกรอง RC (เช่นการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุ 100pF ควบคู่ไปกับสายสัญญาณ PWM)

2. การหรี่แสงหลายช่องทาง: หากจำเป็นต้องมีการหรี่แสง RGB อิสระ (เช่นสำหรับจอภาพระดับสูง) เมนบอร์ดจะต้องส่งสัญญาณสัญญาณ PWM อิสระสามสัญญาณเพื่อควบคุมแบ็คไลท์ LED สีแดงสีเขียวและสีน้ำเงินตามลำดับเพื่อให้ได้แสงสีที่กว้างขึ้น

3. การเริ่มต้นและการป้องกันแบบนุ่ม: วงจรไดรเวอร์ต้องมีฟังก์ชั่นการเริ่มต้นที่อ่อนนุ่ม (เพื่อหลีกเลี่ยงการเพิ่มขึ้นของกระแสไฟทันทีในระหว่างการเริ่มต้น) และการป้องกันกระแสเกิน (OCP) การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน (OVP) และการป้องกันอุณหภูมิเกิน (OTP) เพื่อป้องกันความเสียหายต่อไฟ LED หรือ IC ของผู้ขับขี่

      เทคโนโลยีเซินเจิ้น Hongjia มีความเชี่ยวชาญในการวิจัยและพัฒนาการผลิตและยอดขาย 1.14 นิ้วถึง 12.1 นิ้วและหน้าจอสัมผัส เรามีห้องสะอาด 3,000 ตารางเมตรสามสายการผลิตอัตโนมัติเต็มรูปแบบและประสบการณ์ในอุตสาหกรรม 12 ปี เรามีทีมงานวิศวกรที่มีประสบการณ์ซึ่งสามารถให้คำแนะนำกับลูกค้าเมื่อออกแบบผลิตภัณฑ์ซึ่งทำให้การออกแบบของเมนบอร์ด PWM ง่ายขึ้น เรามีการแสดงขนาดต่าง ๆ ที่รองรับการหรี่แสง PWM ทั้งหมด ลูกค้าสามารถส่งอีเมลถึงเราเพื่อสอบถามข้อมูล