Hoe LCD -scherm PMW te implementeren Dimmen op het moederbord

      PWM (pulsbreedtemodulatie) dimmen voor LCD -schermen is een veel voorkomende oplossing voor helderheidsregeling door de duty cyclus van de achtergrondverlichtingsbron aan te passen. De kern van deze methode is om een ​​PWM -signaal te genereren met een specifieke frequentie en duty -cyclus op het moederbord, waardoor het achtergrondverlichtingcircuit (meestal een LED -achtergrondverlichting) wordt ingeschakeld om aan en uit te schakelen volgens deze signaalcyclus. Deze methode maakt gebruik van de persistentie van het gezichtsvermogen van het menselijk oog om een ​​vlotte aanpassing van de helderheid te bereiken. Shenzhen Hongjia Technology Engineers, die gebruikmaken van jarenlange R & D -ervaring, bieden de volgende ontwerpideeën voor de referentie van uw ingenieurs:

A. Basisprincipes van PMW dimmen

Liquid Crystal Displays (LCD's) stoten zelf geen licht uit; In plaats daarvan vertrouwen ze op een backlight -bron (meestal LED's) om licht te bieden. PWM -dimmen past de gemiddelde helderheid aan door de verhouding van de aan- en uit -tijdstippen van de achtergrondverlichting te regelen (Duty Cycle):

· Wanneer de PWM -duty -cyclus 100%is, is de achtergrondverlichting altijd aan, waardoor maximale helderheid wordt bereikt.

· Naarmate de dienstcyclus afneemt, is de achtergrondverlichting slechts een deel van de cyclus aangebracht, wat resulteert in een overeenkomstige afname van de gemiddelde helderheid.

· Het menselijk oog kan niet hoogfrequente flikkering (meestal> 200Hz) waarnemen vanwege de persistentie van het gezichtsvermogen (ongeveer 24 frames per seconde), waardoor het glad dimmen wordt bereikt.

B. Moederbord PWM -signaalgeneratie

Het moederbord moet een stabiel en instelbaar PWM -signaal bieden, meestal geïmplementeerd door een hoofdcontrolekhip (zoals een MCU-, SOC- of speciale achtergrondverlichtingscontroller). De specifieke stappen zijn als volgt:

1. Selectie van hoofdbesturingschip

· MCUS/SOC's met geïntegreerde PWM-controllers: deze omvatten de ARM Cortex-M-serie (STM32), toegangspunten voor mobiele telefoons (zoals Qualcomm Snapdragon) en tv-controllers (zoals Mediatek MTK). Deze MCUS/SOC's hebben een geïntegreerde PWM -generatormodule, waardoor softwareconfiguratie van parameters zoals frequentie, duty cycle en polariteit mogelijk is.

Dedicated Backlight Driver IC: als het moederbord alleen de achtergrondverlichting hoeft te besturen, kan een Backlight Driver IC met geïntegreerde PWM -besturingselement (zoals TPS61088 van TI of PCA9685 van NXP) het circuitontwerp vereenvoudigen.

2. PWM parameterconfiguratie

Frequentieselectie: een balans moet worden getroffen tussen helderheid gladheid en interferentie. Een te laag frequentie (<200Hz) kan zichtbare flikkering veroorzaken; Een te hoog frequentie (> 20 kHz) kan de schakelverliezen verhogen en mogelijk interfereren met audiocircuits. Gemeenschappelijk bereik: 100Hz-20KHz (tv's/monitors gebruiken meestal 1-10 kHz en mobiele telefoons gebruiken meestal 200Hz-1KHz).

Duty Cycle Range: meestal komt 0% -100% overeen met de helderheid van 0 tot maximum. Dit moet overeenkomen met de lineariteit van het stuurprogramma voor achtergrondverlichting om niet -lineariteit van helderheid bij lage plichtscycli te voorkomen.

Resolutie: de mate van aanpassingsnauwkeurigheid van de dienstcyclus (bijv. 8-bit → 256 niveaus, 10-bit → 1024 niveaus), die de fijnheid van helderheidsaanpassing bepaalt (mobiele telefoons/tv's vereisen meestal ≥8 bits).

C. PWM -signaaltransmissie naar het drivercircuit van de achtergrondverlichting

Het PWM -signaal dat door het moederbord wordt gegenereerd, moet via een bekabelde verbinding naar het bestuurdersbord (of het achtergrondverlichtingcircuit worden geïntegreerd) worden verzonden. De volgende kwesties moeten worden overwogen:

1. Signaalintegriteit

· Transmissie op korte afstand (bijv. Het moederbord- en achtergrondverlichtingbord is aangrenzend): gebruik standaard PCB-sporen (impedantiebesturing is niet vereist), maar vermijd parallel aan hoogfrequente signalen (zoals LVD's en EDP) om over crosstalk te voorkomen.

· Lange afstandstransmissie (bijv. Laptop schermkabels): gebruik afgeschermde kabels (zoals coaxiale kabels) of differentiële kabels (zoals LVD's), en minimaliseer sporenlengtes om PWM-signaalverzwakking of vervorming te voorkomen.

2. Level matching

De uitgang van het PWM -niveau door het moederbord (bijv. 3,3V CMO's) moet compatibel zijn met het invoerniveau van de achtergrondverlichtingstuurprogramma IC. Als het driver IC wordt aangedreven door 5V, kan niveauconversie vereist zijn (bijvoorbeeld met behulp van een logische chip van 74LVC -serie).

3. Isolatiebescherming

Als er een hoge spanning is tussen het achtergrondverlichtingcircuit en het moederbord (bijvoorbeeld, koude kathode fluorescentielampen (CCFL's) vereisen een hoge spanning, terwijl LED-achtergrondverlichting meestal lage spanning is), moet een optocoupler (zoals de HCPL-0723) worden gebruikt om de grondlus te voorkomen en de hoge voltage te voorkomen van interferentie met het PWM-signaal.

D. Backlight Driver Circuit Design (PWM -signaaluitgangsfase)

Het PWM -signaal moet worden omgezet in de stroom/spanning die vereist is door de LED door het stuurprogramma -circuit. De kernfunctie is om de PWM -duty -cyclus om te zetten in de gemiddelde stroom van de LED. Een typisch circuit omvat een constante stroom -aandrijving + PWM -modulatiearchitectuur, met de volgende componenten:

1. Boost/buck converter

LED -achtergrondverlichting vereisen een stabiele stroom (bijv. 350 mA tot 2A per string). De voeding van het moederbord is meestal 5V/12V, waarvoor een DC-DC-converter de spanning moet aanpassen:

Boostcircuit: wanneer de totale spanning van de LED's in serie de spanning van het moederbordvoedingsvoeding overschrijdt (bijvoorbeeld wanneer meerdere LED's in serie zijn aangesloten), wordt een boost -chip (zoals de TPS61020) gebruikt.

Buckcircuit: wanneer de LED-spanning kleiner is dan de voedingsspanning van het moederbord (bijvoorbeeld een enkele reeks LED's met een laagspanning), wordt een step-down IC (zoals de Ti TPS5430) gebruikt.

2. PWM -modulatiemodule

De driver IC moet het PWM -signaal van het moederbord ontvangen en de uitgangsstroom aanpassen op basis van zijn duty -cyclus. Veel voorkomende oplossingen:

Driver ICS met geïntegreerde PWM -besturingselement: zoals de Maxim Max16834 en NXP PCA9685, die een geïntegreerde PWM -vergelijker hebben die direct het PWM -signaal van het moederbord omzet in LED -stroommodulatie (geen extra componenten vereist).

Discrete oplossing: bouw een PWM -schakelcircuit met behulp van transistors/MOSFET's (bijv. Met behulp van een MOSFET als een elektronische schakelaar, waarbij het PWM -signaal zijn aan/uit regelt, waardoor de gemiddelde LED -stroom wordt aangepast).

3. Stroomsteekproef en feedback (constante stroomregeling)

Om een ​​stabiele helderheid te waarborgen, moet de LED -stroom worden bemonsterd en teruggevoerd naar de bestuurder IC voor constante stroomregeling:

Een bemonsteringsweerstand (bijv. 0,1Ω tot 1Ω) is verbonden in serie met het LED -circuit en de bemonsterde spanning wordt versterkt door een OP AMP (bijvoorbeeld de Ti INA219).

De driver IC vergelijkt de bemonsterde spanning met een referentiespanning en past de PWM-duty-cyclus aan of de op-resistentie van de schakelaar om een ​​constante stroom te behouden (om LED-helderheid te voorkomen als gevolg van temperatuurschommelingen).

F. Belangrijkste parameters en overwegingen

1. Frequentie-interferentie: de PWM-frequentie moet de pixeldlok van het weergavesignaal vermijden (bijv. LVDS's 75MHz-150MHz) om elektromagnetische interferentie (EMI) en schermvervorming te voorkomen. Hoogfrequente ruis kan worden uitgefilterd door een RC-filter toe te voegen (bijv. Een 100pf-condensator aansluiten parallel met de PWM-signaallijn).

2. Multi-channel dimmen: als onafhankelijke RGB-dimmen vereist is (bijv. Voor high-end monitors), moet het moederbord drie onafhankelijke PWM-signalen uitvoeren om respectievelijk de rode, groene en blauwe LED-achtergrondverlichting te regelen om een ​​breder kleurengamma en een grotere kleurnauwkeurigheid te bereiken.

3. Soft Start en Protection: het stuurprogramma -circuit moet een zachte startfunctie hebben (om onmiddellijke stroomopvolging tijdens het opstarten te voorkomen) en geïntegreerde overstroombeveiliging (OCP), overspanningsbeveiliging (OVP) en overtemperatuurbescherming (OTP) om schade aan de LED's of Driver IC te voorkomen.

      Shenzhen Hongjia-technologie is gespecialiseerd in het onderzoek en de ontwikkeling, de productie en de verkoop van 1,14-inch tot 12,1-inch displays en ondersteunende aanraakschermen. We hebben een schone kamer van 3000 vierkante meter, drie volledig automatische productielijnen en 12 jaar ervaring in de industrie. We hebben een team van ervaren ingenieurs die advies kunnen geven aan klanten bij het ontwerpen van producten, waardoor het ontwerp van het moederbord PWM wordt vereenvoudigd. We hebben displays van verschillende maten die allemaal PWM -dimmen ondersteunen. Klanten zijn van harte welkom om ons te e -mailen voor vragen.