Hur man implementerar LCD -skärm PMW Dimning på moderkortet

      PWM (pulsbreddmodulering) Dimning för LCD -skärmar är en vanlig lösning för ljusstyrka genom att justera tullcykeln för bakgrundsbelysningskällan. Kärnan i denna metod är att generera en PWM -signal med en specifik frekvens- och pliktcykel på moderkortet, som driver bakgrundsbelysningskretsen (vanligtvis en LED -bakgrundsbelysning) för att slå på och av enligt denna signalcykel. Denna metod använder det mänskliga ögonens persistens av synen för att uppnå jämn ljusstyrka justering. Shenzhen Hongjia Technology Engineers, som drar på många års FoU -erfarenhet, erbjuder följande designidéer för dina ingenjörer referens:

A. Grundläggande principer för PMW -dimning

Flytande kristallskärmar (LCD) avger inte själva ljuset; Istället förlitar de sig på en bakgrundsbelysningskälla (mestadels lysdioder) för att ge ljus. PWM -dimning justerar genomsnittlig ljusstyrka genom att kontrollera förhållandet mellan bakgrundsbelysningens på och av -tider (arbetscykel):

· När PWM -arbetscykeln är 100%är bakgrundsbelysningen alltid på, vilket uppnår maximal ljusstyrka.

· När arbetscykeln minskar är bakgrundsbelysningen på för endast en del av cykeln, vilket resulterar i en motsvarande minskning i genomsnittlig ljusstyrka.

· Det mänskliga ögat kan inte uppfatta högfrekventa flimmer (vanligtvis> 200Hz) på grund av dess persistens av syn (ungefär 24 bilder per sekund) och därmed uppnå smidig dimning.

B. Moderkort PWM -signalgenerering

Moderkortet måste tillhandahålla en stabil och justerbar PWM -signal, vanligtvis implementerad av ett huvudkontrollchip (t.ex. en MCU, SOC eller dedikerad bakgrundsbelysningskontroll). De specifika stegen är följande:

1. Val av huvudkontrollchip

· MCUS/SOC med integrerade PWM-styrenheter: Dessa inkluderar Arm Cortex-M-serien (STM32), mobiltelefonåtkomstpunkter (som Qualcomm Snapdragon) och TV-styrenheter (som MediaTek MTK). Dessa MCU: er/SOC har en integrerad PWM -generatormodul, vilket möjliggör programvarukonfiguration av parametrar såsom frekvens, arbetscykel och polaritet.

Dedikerad Backlight Driver IC: Om moderkortet bara behöver köra bakgrundsbelysningen, kan en bakgrundsbelysningsdrivare IC med integrerad PWM -kontroll (som TI: s TPS61088 eller NXP: s PCA9685) förenkla kretsdesign.

2. PWM -parameterkonfiguration

Frekvensval: En balans måste uppnås mellan ljusstyrka jämnhet och störningar. En frekvens som är för låg (<200Hz) kan orsaka synlig flimmer; En frekvens som är för hög (> 20 kHz) kan öka växlingsförlusterna och potentiellt störa ljudkretsar. Vanligt intervall: 100Hz-20kHz (TVS/monitorer använder vanligtvis 1-10 kHz, och mobiltelefoner använder vanligtvis 200Hz-1kHz).

Tullcykelområde: Vanligtvis motsvarar 0% -100% ljusstyrka från 0 till maximalt. Detta måste matcha lineariteten i bakgrundsbelysningens förarkrets för att undvika ljusstyrka olinjäritet vid lågtjänstcykler.

Upplösning: Graden av tullcykeljusteringsnoggrannhet (t.ex. 8-bitars → 256 nivåer, 10-bitars → 1024 nivåer), som bestämmer finheten i ljusstyrka-justering (mobiltelefoner/TV-apparater kräver vanligtvis ≥8 bitar).

C. PWM Signalöverföring till Backlight Driver Circuit

PWM -signalen som genereras av moderkortet måste överföras till bakgrundsbelysningskortet (eller bakgrundsbelysningskretsen direkt integrerad på moderkortet) via en trådbunden anslutning. Följande frågor bör övervägas:

1. Signalintegritet

· Kortdistansöverföring (t.ex. moderkortet och bakgrundsbelysningskortet är intilliggande): Använd standard PCB-spår (impedanskontroll krävs inte), men undvik att köra parallellt med högfrekventa signaler (som LVD och EDP) för att förhindra övergång.

· Långvägsöverföring (t.ex. bärbara skärmkablar): Använd skärmade kablar (såsom koaxiella kablar) eller differentiella kablar (såsom LVD-skivor) och minimera spårlängder för att undvika PWM-signaldämpning eller distorsion.

2. Levelmatchning

PWM -nivåutgången från moderkortet (t.ex. 3.3V CMO) måste vara kompatibel med ingångsnivån för bakgrundsbelysningens drivkraft. Om förarens IC drivs av 5V kan nivåomvandling krävas (t.ex. med ett 74LVC -serie logikchip).

3. Isoleringsskydd

Om det finns en högspänning mellan bakgrundsbelysningskretsen och moderkortet (till exempel krävs lysrörslampor (CCFL) högspänning, medan LED-bakljus mestadels är lågspänning), måste en OPTOCOUPLER (såsom HCPL-0723) användas för att isolera markslingan och förhindra högspänning från interfer med PWM.

D. Backlight Driver Circuit Design (PWM Signal Output Steg)

PWM -signalen måste konverteras till den ström/spänning som krävs av ledningen av drivrets krets. Kärnfunktionen är att konvertera PWM -arbetscykeln till LED: s genomsnittliga ström. En typisk krets inkluderar en konstant ström Drive + PWM -moduleringsarkitektur, med följande komponenter:

1. Boost/Buck Converter

LED -bakgrundsbelysningar kräver en stabil ström (t.ex. 350 mA till 2A per sträng). Moderkortets strömförsörjning är vanligtvis 5V/12V, vilket kräver en DC-DC-omvandlare för att justera spänningen:

Boost Circuit: När den totala spänningen för lysdioderna i serie överskrider moderkortets strömförsörjningsspänning (t.ex. när flera lysdioder är anslutna i serie) används ett boost -chip (såsom TPS61020).

Buckkrets: När LED-spänningen är mindre än moderkortets tillförselspänning (t.ex. en enda sträng med lågspänningslysdioder) används en avstängd IC (såsom TI TPS5430).

2. PWM -moduleringsmodul

Förarens IC måste ta emot moderkortet PWM -signal och justera utgångsströmmen baserat på dess arbetscykel. Vanliga lösningar:

Driver ICS med integrerad PWM -kontroll: såsom Maxim MAX16834 och NXP PCA9685, som har en integrerad PWM -komparator som direkt konverterar moderkortets PWM -signal till LED -strömmodulering (inga ytterligare komponenter krävs).

Diskret lösning: Bygg en PWM -omkopplingskrets med transistorer/MOSFET: er (t.ex. med hjälp av en MOSFET som en elektronisk switch, med PWM -signalen som styr sin på/av och justerar därmed den genomsnittliga LED -strömmen).

3. Aktuell provtagning och återkoppling (konstant strömkontroll)

För att säkerställa stabil ljusstyrka måste LED -strömmen samplas och matas tillbaka till förarens IC för konstant strömreglering:

Ett provtagningsmotstånd (t.ex. 0,1Ω till 1Ω) är ansluten i serie med LED -kretsen, och den provtagna spänningen förstärks av en OP -förstärkare (t.ex. Ti inA219).

Förarens IC jämför den provtagna spänningen med en referensspänning och justerar PWM-arbetscykeln eller på motståndarnas påmastande för att upprätthålla en konstant ström (för att förhindra LED-ljusstyrka på grund av temperaturfluktuationer).

F. Nyckelparametrar och överväganden

1. Frekvensstörning: PWM-frekvensen måste undvika pixelklockan för visningssignalen (t.ex. LVDS: s 75MHz-150 MHz) för att förhindra elektromagnetisk störning (EMI) och skärmförvrängning. Högfrekvensbrus kan filtreras ut genom att lägga till ett RC-filter (t.ex. ansluta en 100PF-kondensator parallellt med PWM-signallinjen).

2. Flerkanalsdimning: Om oberoende RGB-dimning krävs (t.ex. för avancerade skärmar), måste moderkortet mata ut tre oberoende PWM-signaler för att kontrollera de röda, gröna och blå LED-backlamporna respektive för att uppnå en bredare färgutspänning och större färgnoggrannhet.

3. Mjuk start och skydd: Drivarkretsen måste ha en mjuk startfunktion (för att undvika omedelbar strömöppning under start) och integrerat överströmsskydd (OCP), överspänningsskydd (OVP) och OVP -skydd (OTP) för att förhindra skador på lysdioderna eller förarens IC.

      Shenzhen Hongjia-teknik är specialiserad på forskning och utveckling, produktion och försäljning på 1,14-tums till 12,1-tums skärmar och stödjande pekskärmar. Vi har ett 3 000 kvadratmeter stort rum, tre helautomatiska produktionslinjer och 12 års branscherfarenhet. Vi har ett team av erfarna ingenjörer som kan ge råd till kunder när vi utformar produkter och därmed förenklar utformningen av moderkortet PWM. Vi har visningar av olika storlekar som alla stöder PWM -dimning. Kunderna är välkomna att maila oss för förfrågningar.