Technische Prinzipien: Niedrig-Energiebasis für LCD.
Der Stromverbrauch von LCDs ergibt sich hauptsächlich aus den folgenden drei Kategorien: Hintergrundbeleuchtungssystem, Treiberschaltung, Anzeigeaktualisierung. Bei batteriebetriebenen Gehäusen sind diese drei Verbesserungen erforderlich: Systematisch.
Hintergrundbeleuchtungssystem: dynamisches Dimmen, hocheffiziente Lichtquelle
Die größte Stromversorgung für das LCD ist die Hintergrundbeleuchtung (60 %-80 %). Herkömmliche Modelle verwenden LEDs mit fester -Helligkeit, und bei Anforderungen an einen geringen Stromverbrauch sind folgende erforderlich:
PWM-Dimmung: Die Helligkeit erfolgt durch Änderung des Impulses mit einer Frequenz > 1 kHz, um eine Temperaturänderung durch analoges Dimmen zu verhindern. Beispielsweise verwendet ein batteriebetriebener EM-Wasserzähler den Umgebungslichtsensor wie BH1750, um die Lichtintensität in Echtzeit zu ermitteln und die Hintergrundbeleuchtung entsprechend zu steuern, wodurch der gemessene Stromverbrauch um mehr als 40 % reduziert wird.
Effiziente Lichtquellen: Wählen Sie LEDs mit geringerer Leistung, etwa 0,2 W pro Stück, oder entscheiden Sie sich für seitlich abstrahlende Hintergrundbeleuchtungen, um den Lichtverlust zu verringern. Einige schicke Geräte verwenden die Mini-LED-Hintergrundbeleuchtungstechnologie, die den Stromverbrauch durch die zonengesteuerte Beleuchtung senkt.
Antriebskreis: Ladungsvor-speicherung, dynamische Kopplung
Der herkömmliche LCD-Treiber erfordert eine ständige Auffrischung des Pixelkondensators und erfordert daher einen sehr hohen dynamischen Leistungsbedarf. Die patentierte Technologie von Chengdu Jiutian Huaxin umgeht die Dinge, indem sie Folgendes verwendet:
Vorspeicherung aufladen: Speichern Sie das Datensignal während der Einschaltdauer der Hintergrundbeleuchtung des aktuellen Frames in den Kondensatoren zu Zeiten, in denen es nicht erforderlich ist, das Signal in die Leitungen zu schreiben, um durch zeilenweises Schreiben keinen Hochfrequenz-Schaltverlust zu verursachen.
Dynamische Kopplungskompensation: Halten Sie ein Gleichgewicht zwischen der Energie des Kondensators und der des Kopplungssignals aufrecht, damit der Kondensator selbst die Rotation des Flüssigkristalls selbst antreiben kann. und damit eine Verringerung der gesamten erforderlichen Antriebsspannung (+5V bis hin zu + 2. 5V), was zu einer direkten Reduzierung der IC-Verbrauchswerte an der Quelle führt.
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 %), erhöhen Sie die Helligkeit um 20 % bis 30 % durch Energieeinsparung der Hintergrundbeleuchtung.
Anzeigeaktualisierung: Intelligente Schlaf- und Bereichsaktualisierungen
Intelligenter Ruhemodus: Moderne LCD-Treiber-ICs (z. B. ILI9341) verfügen über mehrere verschiedene Energiesparmodi. Zum Beispiel, wenn Sie möchten, dass es nach 30 Sekunden in den Ruhemodus wechselt. Leerlauf, AVDD- und VGH/VGL-Strom abschalten, Wake-in-Verzögerung weniger als 100 – 120 ms.
Regionale Aktualisierungstechnologie: Es werden nur geänderte Teile aktualisiert, z. B. Zahlen, und nicht der gesamte Bildschirm wird neu-gezeichnet. Bereichskennzeichnung „Schmutzig“-definiert. Dadurch konnte der Stromverbrauch gemessen um mehr als 30 % gesenkt werden.
Schlüsselparameter: Auswahlkriterien für LCDs mit geringem Stromverbrauch
Achten Sie bei batteriebetriebenen Instrumenten-LCDs bei der Auswahl auf Folgendes:
Stromverbrauchsindizes
Arbeitsstrom: Arbeitsstrom im Fall eines 3,5-Zoll-TFT-LCD-Moduls. Der normale Betriebsstrom liegt typischerweise in der Größenordnung von etwa 60 mA, wenn er mit 3,3 V versorgt wird. Low-Power-Designs benötigen sogar noch weniger; weniger als 20mA.
Der Ruhestrom sollte weniger als 1 uA betragen, um Standby-Verluste zu vermeiden.
Stromverbrauch der Hintergrundbeleuchtung: LED-Hintergrundbeleuchtung ist hier die Wahl und eine einzelne Einheit würde nicht mehr als 0. 5 W verbrauchen.
Anzeigeleistung
Gegenteil: Ein hoher Kontrast von 1000:1 kann den Helligkeitsbedarf der Hintergrundbeleuchtung verringern und gleichzeitig Strom sparen.
Perspektive: Ein weiter Betrachtungswinkel von etwa 178 Grad würde die Häufigkeit verringern, mit der der Benutzer den Betrachtungswinkel wechselt, und damit den Stromverbrauch für die Interaktion verringern.
Auflösung: Wählen Sie je nach Bedarf aus, anstatt sich auf die maximale Auflösung zu konzentrieren, da dies für die zusätzlichen Pixel mehr Laufwerk-verbraucht.
Anpassungsfähigkeit an die Umwelt
Arbeitstemperatur: Batteriebetriebene Geräte-werden häufig nach draußen geschickt und müssen Temperaturen zwischen -40 und 85 Grad standhalten.
Schutzstufe: IP68, kann für längere Zeit in Wasser getaucht werden und ist auf das Szenario der Wasserqualitätsüberwachung anwendbar.
Schnittstelle, Integration.
Schnittstellentyp Wählen Sie zwischen dem günstigen, aber schnellen I80 oder dem Hochgeschwindigkeits-MIPI-DSI mit geringem Stromverbrauch.
Integration: Wählen Sie Module, die über eigene Treiber-ICs verfügen, damit nicht so viel für die Peripherie anfällt.
Optimierungsmethodik für energiesparende-Architektur auf Systemebene
Es muss ein geeignetes LCD mit geringem Stromverbrauch ausgewählt werden, um mit dem gesamten Design zusammenzuarbeiten und eine vollständige energiesparende Architektur zu bilden:
Optimierung der Energieverwaltung
Multi power rails: an external, high efficiency DC-DC boost circuit (TPS61040) is used to create the required ± 10V at >85 % Wirkungsgrad für den Antriebskreis.
Dynamische Stromumschaltung: Schalten Sie die Stromschiene basierend auf dem Status des Displays um und schalten Sie im Ruhemodus alle nicht{0}wesentlichen Stromversorgungen aus.
Kooperative Softwaresteuerung
Dynamische Frequenzmodulationstechnologie: Passen Sie die Taktfrequenz des I80 automatisch an die angezeigten Inhalte an. Was die Probe betrifft, so sinkt sie beispielsweise im Ruhezustand unter 10 Hz oder steigt bei Bewegung auf etwa 60 Hz an, und die Messung ermöglicht es, einen tatsächlichen Wert für das anzuzeigen, was von 40 % eingespart wurde.
Der adaptive Helligkeitsalgorithmus: Wir erstellen eine Tabelle, die unterschiedliche Beleuchtungsstärken mit einem bestimmten Prozentsatz der Helligkeit korreliert (z. B. wenn es überhaupt kein Licht gibt, würden wir nur 10 Prozent der Helligkeit verwenden), sowie eine Tabelle, die einen Umgebungssensor verwendet und diese entsprechend ihren Erkenntnissen kontinuierlich für uns ändert.
Hardware--stromsparendes Design
MCU mit geringem Stromverbrauch: Wählen Sie einen MCU mit extrem niedrigem Stromverbrauch wie Renesas RL78 / L13, der nur etwa 100 μ A/MHz Arbeitsstrom verbraucht.
Material mit geringer Leckage: Material mit hoher Dielektrizitätskonstante wie Al2O3 wird für den Vorspeicherkondensator und den Haltekondensator verwendet, um den statischen Stromverbrauch zu reduzieren.
Typischer Fall: Praktischer Nachweis der Stromversorgung durch Batterien.
Fall 1: Der batteriebetriebene EM-Wellen-Wasserzähler
Städtischer Wasserversorgungszähler: 6 Jahre.
3,5-Zoll-TFT-LCD, Stromverbrauch der LCD-Hintergrundbeleuchtung: 0,8 W, LCD-Betriebsstrom: 15 mA (3,3 V Versorgung).
Optimierungsmaßnahmen:
Durch den Einsatz von PWM-Dimmung und Umgebungslichtsensor wird der Stromverbrauch der Hintergrundbeleuchtung um 45 % gesenkt.
Der integrierte Treiberschaltkreis zur Ladungsvorspeicherung reduziert den Stromverbrauch des Treiber-ICs um dreißig Prozent.
30 Minuten ohne Bedienung, um in den Schlafmodus zu wechseln, der Ruhestrom beträgt 0,5 μA.
Echte Testergebnisse zeigen, dass die Leistung der gesamten Maschine von 200 mW auf 80 mW sinkt und die Batterien nun bis zu acht Jahre lang genutzt werden können.
Fall – Ein tragbarer medizinischer Monitor.
Anwendungsszenario: Erste Hilfe im Freien, 24 Stunden ununterbrochener Einsatz erforderlich.
LCD-Auswahl: 2,4-Zoll OLED (ersetzt herkömmliches LCD), aber es ist sehr teuer; Entscheiden Sie sich schließlich für ein stromsparendes TFT-LCD mit einem Arbeitsstrom von 12 mA (2,8-V-Stromversorgung).
Optimierungsmaßnahmen:
Verwenden Sie die regionale Aktualisierungstechnologie und aktualisieren Sie nur die Bereiche des Bildes, die sich aufgrund der Änderung der Herzfrequenz, des Blutsauerstoffs usw. geändert haben.
Die integrierte dynamische -Kopplungstreiberschaltung verwendet Treiberspannungen, deren Größe um den Wert von -5 V bis -3 V verringert wurde;
4G-Module mit geringem Stromverbrauch wie Air780E synchronisieren die Daten und verkürzen den LCD-Standby.
Tatsächliches Testergebnis: Der Stromverbrauch der gesamten Maschine sank um 150 mW auf 60 mW und erfüllt die Anforderungen für eine 24-Stunden-Nutzung.
