一 Techninis miego režimo principas: išsami analizė nuo grandinės iki energijos suvartojimo
Skystųjų kristalų ekrano miego režimo esmė – sumažinti modulio energijos sąnaudas, atjungiant nebūtinus maitinimo bėgius, sumažinant laikrodžio dažnį ir sustabdant duomenų atnaujinimą. Jo techninis įgyvendinimas apima tris pagrindinius aspektus:
1. Galios bėgių valdymas
Įprastą LCD modulį sudaro keturių tipų maitinimo šaltiniai:
AVDD: Analoginis maitinimo šaltinis (dažniausiai 3,3 V), tiekiantis maitinimą pikselių tvarkyklės grandinėms
VGH/VGL: vartais valdoma aukšta įtampa (± 10V 20V), kontroliuojanti skystųjų kristalų molekulių apvertimą
IOVDD: skaitmeninės sąsajos maitinimo šaltinis (1,8 V ~ 3,3 V), tiekiantis maitinimą IC loginėms grandinėms
BL_VDD: Apšvietimo maitinimo šaltinis (5V ~ 24V), varomas LED arba CCFL apšvietimas
Miego režimo įgyvendinimas: naudojant MOS jungiklio matricą, AVDD, VGH/VGL ir BL_VDD išjungiami miego metu, paliekant tik IOVDD išlaikyti tvarkyklės IC registro būseną. Pavyzdžiui, kai tam tikras TFT-LCD modulis veikia miego režimu, AVDD srovė sumažėja nuo 60 mA iki 0,1 μA, o foninio apšvietimo energijos suvartojimas sumažėja nuo 80 mW iki 0.
2. Laikrodžio sistemos valdymas
Šiuolaikinės LCD tvarkyklės IC (pvz., ILI9341, ST7789) turi integruotus -PLL laikrodžio generatorius, kurių laikrodžio dažnis viršija 10 MHz darbo režimu. Miego optimizavimas:
Prieš įjungdami miego režimą, sumažinkite laikrodžio dažnį iki žemiausio lygio (pvz., 32 kHz) naudodami registro konfigūraciją
Visiškai išjunkite PLL grandinę ir naudokite išorinį žemo -dažnio kristalinį generatorių (pvz., 32,768 kHz), kad išlaikytumėte pagrindinį laiką.
Atvejo tyrimas parodė, kad sumažinus laikrodžio dažnį nuo 10MHz iki 32kHz, dinaminis tvarkyklės IC energijos suvartojimas sumažėjo 85%.
3. Duomenų atnaujinimo mechanizmas
Darbo režimu LCD turi atsinaujinti 60 kartų per sekundę, kad būtų išvengta mirgėjimo. Miego optimizavimas:
Sustabdyti kadrų sinchronizavimo signalo (VSYNC) išvestį
Fiksuoti eilučių / stulpelių pavaros signalus (HSYNC / PCLK)
Laikykite tik laikmatį, kad stebėtumėte pažadinimo{0}}signalą
Dėl šio sprendimo tam tikras pramoninis HMI įrenginys sumažino ekrano atnaujinimo energijos suvartojimą nuo 45 mW iki 0,3 mW
2, Aparatinės įrangos projektavimas: mažos-galios miego architektūros kūrimas
1. Galios valdymo grandinės projektavimas
Pagrindinių komponentų pasirinkimas:
Apkrovos jungiklis: pasirinkite itin{0}}mažo nuotėkio modelį (pvz., TPS22919, nuotėkio srovė 0,5 nA)
LDO reguliatorius: pasirinkite žemos statinės srovės modelį (pvz., TPS7A4700, statinė srovė 1,2 μA)
DC-DC keitiklis: priima PFM režimą (pvz., TPS62175, lengvos apkrovos efektyvumas 85 %)
2. Pažadinimo signalo aptikimo grandinė
Dizaino taškai:
Realaus laiko laikrodžio (RTC) pažadinimas{0}}: integruotas RTC lustas (pvz., DS3231) pažadina MCU per laiko pertraukimus
Rakto pažadinimas-: mažos galios lygintuvas (pvz., TLV3011) naudojamas pagrindinių veiksmams aptikti, vengiant nuolatinio MCU atrankos
Ryšio pažadinimas-: suaktyvinkite pabudimą- per UART/I2C pertraukimo kaištį, pvz., pažadinimo-vaizdas gavus konkretų duomenų rėmelį
Išmanusis apyrankės dėklas:
Gestų veiksmų aptikimas naudojant akselerometrą (LIS3DH)
Kai aptinkamas riešo pakėlimas, pažadinkite MCU per INT kaištį
Pažadinimo delsa kontroliuojama per 50 ms, vartotojas to nežino
3. Elektrostatinė apsauga ir maitinimo įjungimo laikas
Specialūs miego režimo reikalavimai:
Maitinimo-išjungimo laikotarpiu būtina palaikyti normalų ESD apsaugos diodo veikimą
Sukurkite maitinimo įjungimo laiko valdymo grandinę, kad VGH/VGL būtų įjungtas daugiau nei 5 ms vėliau nei AVDD
Tam tikras automobilio prietaisų skydelis sumažino neįprastą galią nuo 3% iki 0,1%, pridėdamas RC uždelsimo grandinę
3, programinės įrangos optimizavimas: intelektualios miego strategijos įgyvendinimas
1. Miego trigerinių sąlygų projektavimas
Tipiškas scenarijus:
Laiko užmigimas: pavyzdžiui, išmanusis vandens skaitiklis atnaujina duomenis kas 30 sekundžių, o likusį laiką miega.
Naudotojo neveiklumas: nešiojamasis medicinos prietaisas perjungiamas miego režimu po 1 minutės nepaspaudus mygtuko
Žemas akumuliatoriaus slenkstis: priverstinis gilus miego režimas, kai akumuliatoriaus įtampa nukrenta žemiau 3,6 V
2. Miego režimo konfigūravimo procesas
Standartiniai žingsniai:
Išsaugokite dabartinę rodymo būseną „Flash“.
Išjungti foninį apšvietimą (BL_VDD=0)
Sustabdyti duomenų atnaujinimą (užšaldyti HSYNC / VSYNC)
Sumažinti laikrodžio dažnį (PLL_FREQ=32kHz)
Atjunkite AVDD/VGH/VGL maitinimą
MCU pereina{0}}mažos galios režimą (pvz., STM32 sustabdymo režimą)
3. Pažadinimo po-apdorojimo mechanizmas
Pagrindinės operacijos:
Iš naujo nustatykite ekrano parametrus (kontrastą, spalvų režimą ir kt.)
Atkurti paskutinį rodomą turinį (skaityti iš „Flash“ arba RAM)
Sinchronizuoti sistemos laikrodį (išvengti laiko nukrypimo)
Logistikos terminalo dėklas: pažadinimo{0}}perpiešimo laiko sutrumpinimas nuo 200 ms iki 30 ms iš anksto išsaugant ekrano buferį
4, Tipinio taikymo atvejo analizė
1 atvejis: akumuliatoriumi maitinamas elektromagnetinis srauto matuoklis
Reikalavimas: 6 metų baterijos veikimo laikas (ličio baterija 3,6 V / 19 Ah)
Sprendimas:
Pasirinkite itin-mažos galios TFT-LCD (darbo srovė 15 mA, miego srovė 0,5 μA)
Sukurkite dvigubą maitinimo sistemą: pagrindinis maitinimo šaltinis įkrauna superkondensatorių, o superkondensatorius palaiko RTC miego režimu
Įgyvendinimo strategija:
Pabuskite kas 10 sekundžių, atnaujinkite eismo duomenis ir rodykite 2 sekundes
Kitu metu įjunkite gilaus miego režimą ir atjunkite visus nebūtinus energijos šaltinius
Poveikis: vidutinis visos mašinos energijos suvartojimas sumažėjo nuo 85 mW iki 0,8 mW, o akumuliatoriaus veikimo laikas pasiekė 7,2 metų
2 atvejis: nešiojamas ultragarsinis diagnostikos įrenginys
Reikalavimas: nepertraukiamas veikimas 8 valandas (7,4 V / 4400 mAh ličio -jonų baterija)
Sprendimas:
Priimamas atspindintis LCD (nereikia foninio apšvietimo, energijos suvartojimas sumažintas 80%)
Įdiekite dinaminį miego režimą:
Pažadinimo ekranas, kai aptiktas zondas prisiliečia prie žmogaus kūno
Praėjus 5 sekundėms po to, kai zondas išeina, jis persijungia į miego režimą
Laikykite ryšio modulį aktyvų miego metu (gaukite nuotolines komandas)
Poveikis: ekrano modulio energijos suvartojimas sumažėjo nuo 220 mW iki 15 mW, o bendras baterijos veikimo laikas pailgėjo tris kartus
5, Išplėstinė optimizavimo technika
1. Dalinės zonos pažadinimo-technologija
Padalinkite ekraną į kelias sritis ir pažadinkite tik tas sritis, kuriose reikia atnaujinimo
Naudojant šį sprendimą tam tikras e{0}}knygų skaitytuvas sumažino atnaujinimo energijos suvartojimą nuo 12 mW iki 3 mW
2. Adaptyvaus miego algoritmas
Mokymasis pagal naudojimo įpročius: skaičiuokite naudotojo žiūrėjimo dažnumą ir dinamiškai koreguokite miego slenkstį
Išmaniuosiuose namuose įdiegus centrinį valdymo ekraną, vidutinis dienos pabudimo{0}}dažnis sumažėjo 65 proc.
3. Mažos galios ekrano talpykla
SRAM integravimas kaip ekrano talpykla MCU viduje
Išsaugokite talpyklos turinį miego metu ir išveskite iškart po pabudimo
Dėl šio sprendimo tam tikras pramoninis HMI įrenginys sumažino pažadinimo{0}}laiką nuo 120 ms iki 15 ms
