一, Технически принцип на режим на заспиване:-задълбочен анализ от веригата до консумацията на енергия
Същността на режима на заспиване на LCD е да минимизира консумацията на енергия на модула чрез прекъсване на несъществени захранващи шини, намаляване на тактовата честота и спиране на опресняването на данни. Неговото техническо изпълнение включва три ключови аспекта:
1. Управление на захранващата релса
Типичният LCD модул включва четири вида захранвания:
AVDD: Аналогово захранване (обикновено 3,3 V), захранващо схемите на драйвера на пикселите
VGH/VGL: високо напрежение, задвижвано от порта (± 10V 20V), контролиращо обръщането на течнокристалните молекули
IOVDD: Захранване с цифров интерфейс (1.8V~3.3V), осигуряващо захранване за управление на IC логически вериги
BL_VDD: Захранване за подсветка (5V~24V), задвижваща LED или CCFL подсветка
Реализация на режим на заспиване: Чрез използване на MOS превключваща матрица, AVDD, VGH/VGL и BL_VDD се прекъсват по време на заспиване, оставяйки само IOVDD за поддържане на състоянието на регистъра на драйвера IC. Например, когато определен TFT-LCD модул е в режим на заспиване, токът на AVDD намалява от 60 mA до 0,1 μ A, а консумацията на енергия за подсветка намалява от 80 mW до 0.
2. Контрол на часовниковата система
Съвременните интегрални схеми на LCD драйвери (като ILI9341, ST7789) имат вградени-тактови генератори на PLL с тактови честоти, надвишаващи 10MHz в работен режим. Оптимизиране на съня:
Преди да влезете в режим на заспиване, намалете тактовата честота до най-ниското ниво (като 32 kHz) чрез конфигурация на регистъра
Изключете напълно PLL веригата и използвайте външен ниско{0}}честотен кристален осцилатор (като 32,768kHz), за да поддържате основния синхрон
Проучване на казус показа, че след като тактовата честота е намалена от 10MHz на 32kHz, динамичната консумация на енергия на драйвера IC е намаляла с 85%
3. Механизъм за опресняване на данни
В работен режим LCD трябва да се опреснява 60 пъти в секунда, за да се избегне трептенето. Оптимизиране на съня:
Изход за синхронизиращ сигнал за стоп рамка (VSYNC).
Замразяване на сигнали за задвижване на ред/колона (HSYNC/PCLK)
Задръжте само таймера за наблюдение, за да наблюдавате-сигнала за събуждане
Определено промишлено HMI устройство намали консумацията на енергия за опресняване на дисплея от 45mW на 0,3mW чрез това решение
2, Хардуерен дизайн: Изграждане на ниско{1}}архитектура на заспиване
1. Проектиране на схема за управление на мощността
Избор на ключови компоненти:
Превключвател на товара: Изберете модел с ултра-ниско утечка (като TPS22919, ток на утечка 0,5nA)
LDO регулатор: Изберете модел с нисък статичен ток (като TPS7A4700, статичен ток 1,2 μA)
DC-DC преобразувател: приема PFM режим (като TPS62175, ефективност при леко натоварване от 85%)
2. Верига за откриване на сигнал за събуждане
Дизайн точки:
Събуждане-на часовник в реално време (RTC): Интегриран RTC чип (като DS3231) събужда MCU чрез времеви прекъсвания
Ключово събуждане-: Компаратор с ниска мощност (като TLV3011) се използва за откриване на ключови действия, като се избягва непрекъснатото вземане на проби от MCU
Комуникационно събуждане-: Задейства-събуждане чрез UART/I2C прекъсващ щифт, като събуждане-дисплей след получаване на конкретен кадър с данни
Калъф за интелигентна гривна:
Откриване на жестови действия с помощта на акселерометър (LIS3DH)
Когато бъде открито повдигане на китката, събудете MCU чрез щифта INT
Закъснението при събуждане се контролира в рамките на 50 ms, без да знае потребителя
3. Електростатична защита и време за включване
Специални изисквания за режим на заспиване:
По време на периода на-изключване на захранването е необходимо да се поддържа нормалната работа на защитния диод ESD
Проектирайте верига за управление на времето за включване, за да гарантирате, че VGH/VGL се включва повече от 5ms по-късно от AVDD
Арматурно табло на определен автомобил намали честотата на необичайно включване от 3% на 0,1% чрез добавяне на RC верига за забавяне
3, Софтуерна оптимизация: Внедряване на интелигентна стратегия за сън
1. Дизайн на условията за задействане на съня
Типичен сценарий:
Спене с време: Например интелигентният водомер актуализира данните на всеки 30 секунди и остава в режим на заспиване през останалото време
Неактивност на потребителя: Преносимото медицинско изделие влиза в режим на заспиване след 1 минута без натискане на бутона
Праг на нисък заряд на батерията: Принудително заспиване, когато напрежението на батерията падне под 3,6 V
2. Процес на конфигуриране за режим на заспиване
Стандартни стъпки:
Запазете текущото състояние на дисплея във Flash
Изключете подсветката (BL_VDD=0)
Спиране на опресняването на данни (замразяване на HSYNC/VSYNC)
Намаляване на тактовата честота (PLL_FREQ=32kHz)
Прекъснете захранването на AVDD/VGH/VGL
MCU влиза в режим на-ниска мощност (като режим на спиране на STM32)
3. Механизъм за събуждане след-обработка
Ключови операции:
Повторно инициализиране на параметрите на дисплея (контраст, цветен режим и т.н.)
Възстановете последното показано съдържание (прочетено от Flash или RAM)
Синхронизирайте системния часовник (избягвайте отклонението във времето)
Случай на логистичен терминал: компресиране на-времето за преначертаване при събуждане от 200ms на 30ms чрез предварително съхраняване на буфер на дисплея
4, Анализ на типичен случай на приложение
Случай 1: Електромагнитен разходомер, захранван от батерии
Изискване: 6-годишен живот на батерията (литиева батерия 3.6V/19Ah)
Решение:
Изберете ултра{0}}ниска мощност TFT-LCD (работен ток 15 mA, ток на заспиване 0,5 μ A)
Проектирайте двойна система за захранване: основното захранване зарежда суперкондензатора, докато суперкондензаторът поддържа RTC по време на режим на заспиване
Стратегия за изпълнение:
Събужда се на всеки 10 секунди, актуализира данните за трафика и показва за 2 секунди
В други случаи влезте в режим на дълбок сън и изключете всички несъществени източници на захранване
Ефект: Средната консумация на енергия на цялата машина е намалена от 85mW на 0,8mW, а животът на батерията е достигнал 7,2 години
Случай 2: Преносим ултразвуков диагностичен апарат
Изискване: Непрекъсната работа в продължение на 8 часа (литиево-йонна батерия 7,4 V/4400 mAh)
Решение:
Приемане на отразяващ LCD (не е необходима подсветка, консумацията на енергия е намалена с 80%)
Приложете динамичен режим на заспиване:
Екран за събуждане при открит контакт на сондата с човешко тяло
5 секунди след като сондата напусне, тя влиза в режим на заспиване
Поддържа комуникационния модул активен по време на заспиване (получаване на дистанционни команди)
Ефект: Консумацията на енергия на дисплейния модул е намалена от 220mW на 15mW, а общият живот на батерията е увеличен три пъти
5, Разширени техники за оптимизация
1. Технология за-събуждане на частична област
Разделете екрана на няколко области и събуждайте само области с нужда от актуализация
Определен четец на електронни -книги намали консумацията на енергия при опресняване от 12mW на 3mW чрез това решение
2. Адаптивен алгоритъм за сън
Обучение въз основа на навиците за използване: Преброяване на потребителската честота на гледане и динамично регулиране на прага на сън
След внедряването на централен контролен екран в интелигентен дом средната дневна честота-на събуждане е намалена с 65%
3. Кеш на дисплея с ниска мощност
Интегриране на SRAM като кеш на дисплея в MCU
Поддържайте кеширано съдържание по време на сън и извеждайте директно след събуждане
Определено промишлено HMI устройство намали-времето за събуждане от 120ms на 15ms чрез това решение
