Tekniska principer: Låg-energibas för LCD.
LCD:s strömförbrukning kommer huvudsakligen från följande 3 kategorier: bakgrundsbelysningssystem, drivkrets, uppfriskande bildskärm. I batteridrivna fall kommer den att behöva dessa tre förbättringar: Systematisk.
Bakgrundsbelysningssystem: dynamisk dimning, högeffektiv ljuskälla
Den största strömkällan för LCD-skärmen är bakgrundsbelysning (60 %-80 %). Traditionella använder fast-ljusstyrka LED och lågenergibehov introducerar dessa:
PWM-dimning: Den lyser genom att ändra pulsen med frekvens > 1kHz, för att förhindra ändring av temp från analog dimning. Till exempel använder en batteridriven EM-vattenmätare den omgivande ljussensorn som BH1750 för att få real- ljusintensitet och styr bakljuset- i enlighet därmed vilket minskar den uppmätta energiförbrukningen med mer än 40 %.
Effektiva ljuskällor: Välj LED-lampor med lägre effekt som 0,2W/styck, eller välj bakgrundsbelysning från sidan för att minska förlorat ljus. En del snygg utrustning använder Mini LED-bakgrundsbelysningstekniken som minskar strömförbrukningen genom den zonstyrda belysningen.
Drivkrets: ladda för-lagring, dynamisk koppling
Den traditionella LCD-drivrutinen kräver konstant uppfräschning av pixelkondensatorn och därför mycket höga dynamiska effektkrav. Den patenterade tekniken från Chengdu Jiutian Huaxin tar sig runt saker genom att använda:
Ladda för-lagring: Under den aktuella ramens bakgrundsbelysningsperiod, lagra datasignalen i kondensatorerna vid tillfällen då det inte finns något behov av att skriva signalen till linjer för att inte orsaka hög-omkopplingsförlust genom rad för rad skrivning.
Dynamisk kopplingskompensation: Håll en balans mellan kondensatorns energi och kopplingssignalen för att göra det möjligt för kondensatorn själv att driva vätskekristallrotationen på egen hand; och därmed en minskning av den totala drivspänningen som krävs (+5V ner till + 2. 5V) vilket resulterar i en direkt minskning vid källan i IC-förbrukningssiffrorna.
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 %), öka ljusstyrkan med 20 %-30 % genom att spara ström i bakgrundsbelysningen.
Bildskärmsuppdatering: Smart sömn- och områdesuppdateringar
Intelligent viloläge: Moderna LCD-drivrutiner IC:er (som ILI9341) har flera olika låga-effektlägen. Gilla om du vill att den ska gå i viloläge efter 30 sek. tomgång, avstängd AVDD, VGH/VGL-ström, väckningsfördröjning mindre än 100 – 120 ms.
Regional uppdateringsteknik: Uppdaterar bara ändrade delar, som siffror, och inte hela skärmen ritas om-. "Smutsig"-områdesmärkning definierad. Mätt mer än 30% ner i strömförbrukningen på detta sätt.
Nyckelparametrar: Urvalskriterier för LCD med låg-effekt
I batteridrivna instrument LCD-skärmar, var uppmärksam när du gör dessa val:
Power Consumtion Indexes
Arbetsström: Arbetsström i fallet där det är för en 3,5-tums TFT – LCD-modul, skulle den normala driftsströmmen vanligtvis ha en storlek i storleksordningen nära 60mA när den levereras med 3,3V. Lågeffektdesigner behöver ännu lägre; mindre än 20mA.
SÖN STRÖM BÖR VARA MINDRE ÄN 1uA FÖR ATT UNDVIKA STANDBYFÖLUSTER.
Strömförbrukning för bakgrundsbelysning: LED-bakgrundsbelysning är valet här och en enda enhet skulle inte förbruka mer än 0. 5 W.
Visa prestanda
Motsatsen: 1000:1 hög kontrast kan minska behovet av bakgrundsbelysningens ljusstyrka och då sparar det ström.
Perspektiv: En bred synvinkel som 178 grader skulle minska hur ofta användaren ändrar synvinkel, vilket minskar hur mycket kraft som används för interaktion.
Upplösning: Välj baserat på behov i stället för att vara besatt över maxupplösningar eftersom det är mer-krävande för de extra pixlarna.
Miljöanpassningsförmåga
Arbetstemperatur: Batteridriven-utrustning skickas ofta ut och måste tåla temperaturer från -40 grader till 85 grader.
Skyddsnivå: IP68, som kan vara nedsänkt i vattnet under lång tid, och den är tillämplig på scenariot med vattenkvalitetsövervakning.
Gränssnitt, Integration.
Gränssnittstyp Välj mellan den billiga men snabba I80 eller höghastighets, lågeffekt MIPI DSI.
Integration: Välj moduler som har sina egna drivrutiner IC så att det inte finns så mycket för periferin.
Optimeringsmetod för energisparande arkitektur på systemnivå{{0}
Behöver välja en lämplig LCD-skärm med låg effekt för att samarbeta med hela designen för att bilda en hel energibesparande arkitektur:
Power Management Optimering
Multi power rails: an external, high efficiency DC-DC boost circuit (TPS61040) is used to create the required ± 10V at >85 % verkningsgrad för drivkretsen.
Dynamisk strömväxling: Byt strömskena baserat på skärmens status, stäng av all icke-nödvändig strömförsörjning i viloläge.
Programvara kooperativ kontroll
Dynamisk frekvensmoduleringsteknik: Justera I80:s klockfrekvens automatiskt beroende på det visade innehållet. När det gäller provet som att gå ner under 10hz när det är i vila eller gå upp till ca 60Hz när det rör sig runt och har måttet för att kunna visa ett verkligt värde för vad som sparades från 40%.
Algon för adaptiv ljusstyrka: Vi bygger upp en tabell som korrelerar olika mängder belysning med en viss procentuell ljusstyrka (som när det inte finns något ljus alls skulle vi bara använda 10 procent av ljusstyrkan) samt en som använder en omgivande sensor och ständigt ändrar dem åt oss enligt deras resultat.
Design med låg-hårdvara
Low Power MCU: Välj en extremt låg strömförbrukning MCU som Renesas RL78 / L13 och den drar bara runt 100μ A/Mhz arbetsström.
Låg läckage av material: Material med hög dielektricitetskonstant som Al2O3 används för för-lagringskondensator och hållkondensator för att minska den statiska strömförbrukningen.
Typfall: Praktisk verifiering för ström från batterier.
Fall 1: Den batteridrivna EM-vågvattenmätaren
Stadsvattenförsörjningsmätare: 6 år.
3,5 tums TFT LCD, LCD Bakgrundsbelysning Strömförbrukning: 0,8W, LCD Driftström: 15mA (3,3V matning).
Optimeringsåtgärder:
Med användning av PWM-dimning och sensorn för omgivande ljus för att minska strömförbrukningen för bakgrundsbelysning, 45%.
Den integrerade laddningsförlagringsdrivkretsen minskar den effekt som används av drivkretsen med trettio procent.
30 minuter ingen operation inställd på att gå in i viloläge, viloströmmen är 0,5μA.
Verkliga testresultat visar att hela maskinens effekt minskar från 200 mW till 80 mW och nu kan den använda sina batterier upp till åtta år nu.
Fodral – En bärbar medicinsk monitor.
Tillämpningsscenario: första hjälp utomhus, måste arbeta nonstop i 24 timmar.
LCD-val: 2,4-tum OLED (ersätter traditionell LCD), men det är väldigt dyrt; välj slutligen låg-TFT-LCD med en arbetsström på 12mA (2,8V strömförsörjning).
Optimeringsåtgärder:
Använd den regionala uppdateringstekniken, uppdatera endast de delar av bilden som har förändrats på grund av förändringen i hjärtfrekvens, blodsyre etc.
Den integrerade dynamiska-kopplingsdrivkretsen använder drivspänningar som har minskat i storlek med värdet -5V till -3V;
Låg-4G-moduler som Air780E för att synkronisera data, minska LCD-standbyläget.
Faktiskt testresultat: strömförbrukningen för hela maskinen sjönk med 150mW till 60mW och uppfyller kravet på 24-timmars användning.
