Como implementar a tela LCD PMW escurecendo na placa -mãe

      O PWM (modulação da largura de pulso) diminuindo para telas de LCD é uma solução comum para o controle de brilho, ajustando o ciclo de trabalho da fonte de luz de fundo. O núcleo desse método é gerar um sinal PWM com um ciclo específico de frequência e trabalho na placa -mãe, acionando o circuito de luz de fundo (geralmente uma luz de fundo do LED) para ligar e desligar de acordo com esse ciclo de sinal. Este método utiliza a persistência da visão do olho humano para obter um ajuste de brilho suave. Os engenheiros de tecnologia Shenzhen Hongjia, com base em anos de experiência em P&D, oferecem as seguintes idéias de design para a referência de seus engenheiros:

A. Princípios básicos do escurecimento do PMW

As telas de cristal líquido (LCDs) não emitem a luz; Em vez disso, eles confiam em uma fonte de luz de fundo (principalmente LEDs) para fornecer luz. O escurecimento do PWM ajusta o brilho médio, controlando a proporção da luz de fundo e desativação do tempo de folga (ciclo de trabalho):

· Quando o ciclo de trabalho da PWM é 100%, a luz de fundo está sempre acesa, alcançando o brilho máximo.

· À medida que o ciclo de trabalho diminui, a luz de fundo está acesa apenas para parte do ciclo, resultando em uma diminuição correspondente no brilho médio.

· O olho humano não pode perceber a lixeira de alta frequência (tipicamente> 200Hz) devido à sua persistência de visão (aproximadamente 24 quadros por segundo), alcançando assim o escurecimento suave.

B. Geração de sinal PWM da placa -mãe

A placa -mãe deve fornecer um sinal PWM estável e ajustável, normalmente implementado por um chip de controle principal (como um MCU, SOC, ou controlador de luz de fundo dedicado). As etapas específicas são as seguintes:

1. Seleção de chips de controle principal

· MCUS/SOCs com controladores PWM integrados: incluem a série ARM Cortex-M (STM32), pontos de acesso ao celular (como Qualcomm Snapdragon) e controladores de TV (como Mediatek MTK). Esses MCUS/SOCs possuem um módulo gerador PWM integrado, permitindo a configuração de software de parâmetros como frequência, ciclo de trabalho e polaridade.

IC do driver de luz de fundo dedicado: se a placa -mãe precisar acionar a luz de fundo, um IC do driver de luz de fundo com controle PWM integrado (como o TPS61088 da TI ou o PCA9685 da NXP) pode simplificar o design do circuito.

2. Configuração de parâmetros PWM

Seleção de frequência: um saldo deve ser atingido entre a suavidade e a interferência do brilho. Uma frequência muito baixa (<200Hz) pode causar pisca visível; Uma frequência muito alta (> 20kHz) pode aumentar as perdas de comutação e potencialmente interferir nos circuitos de áudio. Faixa comum: 100Hz-20KHz (TVs/monitores geralmente usam 1-10kHz, e os telefones celulares geralmente usam 200Hz-1KHz).

Faixa do ciclo de trabalho: normalmente, 0% -100% corresponde ao brilho de 0 ao máximo. Isso deve corresponder à linearidade do circuito do driver de luz de fundo para evitar a não linearidade do brilho em ciclos de baixo serviço.

Resolução: O grau de precisão do ajuste do ciclo de serviço (por exemplo, níveis de 8 bits → 256, níveis de 10 bits → 1024), que determina a finura do ajuste do brilho (telefones celulares/TVs normalmente requerem ≥8 bits).

C. Transmissão de sinal PWM para o circuito do driver de luz de fundo

O sinal PWM gerado pela placa -mãe precisa ser transmitido para a placa do motorista da luz de fundo (ou o circuito de luz de fundo diretamente integrado na placa -mãe) por meio de uma conexão com fio. Os seguintes problemas devem ser considerados:

1. Integridade do sinal

· Transmissão de curta distância (por exemplo, a placa-mãe e a placa de backllight são adjacentes): use rastreios de PCB padrão (o controle de impedância não é necessário), mas evite a execução paralela a sinais de alta frequência (como LVDs e EDP) para impedir a pistas.

· Transmissão de longa distância (por exemplo, cabos de tela de laptop): use cabos blindados (como cabos coaxiais) ou cabos diferenciais (como LVDs) e minimize comprimentos de traço para evitar a atenuação ou distorção do sinal PWM.

2. Correspondência de nível

A saída do nível PWM pela placa -mãe (por exemplo, 3,3V CMOS) deve ser compatível com o nível de entrada do IC do driver de luz de fundo. Se o IC do driver for alimentado por 5V, poderá ser necessária uma conversão de nível (por exemplo, usando um chip lógico da série 74LVC).

3. Proteção ao isolamento

Se houver uma alta tensão entre o circuito de luz de fundo e a placa-mãe (por exemplo, as lâmpadas fluorescentes do cátodo frio (CCFLs) requerem alta tensão, enquanto a luz de fundo do LED é principalmente de baixa tensão), um optocuplário (como o HCPL-0723) deve ser usado para isolar o loop solo e impedir o alto voltete da interface com o intervalo de interferência.

D. Projeto do circuito do driver de luz de fundo (estágio de saída do sinal PWM)

O sinal PWM deve ser convertido na corrente/tensão exigida pelo LED pelo circuito do driver. A função principal é converter o ciclo de trabalho PWM na corrente média do LED. Um circuito típico inclui uma arquitetura de modulação de unidade + PWM de corrente constante, com os seguintes componentes:

1. Conversor de aumento/buck

A luz de fundo do LED requer uma corrente estável (por exemplo, 350mA a 2a por string). A fonte de alimentação da placa-mãe é tipicamente 5V/12V, exigindo um conversor DC-DC para ajustar a tensão:

Circuito de Boost: Quando a tensão total dos LEDs em série excede a tensão da fonte de alimentação da placa -mãe (por exemplo, quando vários LEDs são conectados em série), é usado um chip de impulso (como o TI TPS61020).

Circuito de Buck: Quando a tensão do LED é menor que a tensão de alimentação da placa-mãe (por exemplo, uma única sequência de LEDs de baixa tensão), é utilizado um IC de redução (como o TI TPS5430).

2. Módulo de modulação PWM

O IC do motorista precisa receber o sinal PWM da placa -mãe e ajustar a corrente de saída com base no seu ciclo de trabalho. Soluções comuns:

Driver ICS com controle PWM integrado: como o máximo MAX16834 e o NXP PCA9685, que possuem um comparador de PWM integrado que converte diretamente o sinal PWM da placa -mãe em modulação de corrente de LED (nenhum componente adicional necessário).

Solução Discreta: Crie um circuito de comutação PWM usando transistores/MOSFETs (por exemplo, usando um MOSFET como um comutador eletrônico, com o sinal PWM controlando seu ON/OFF, ajustando assim a corrente média do LED).

3. Amostragem e feedback atual (controle de corrente constante)

Para garantir o brilho estável, a corrente de LED deve ser amostrada e devolvida ao IC do motorista para regulamentação atual constante:

Um resistor de amostragem (por exemplo, 0,1Ω a 1Ω) é conectado em série com o circuito LED e a tensão amostrada é amplificada por um amplificador de OP (por exemplo, o Ti ina219).

O IC do driver compara a tensão amostrada com uma tensão de referência e ajusta o ciclo de trabalho do PWM ou a resistência do comutador para manter uma corrente constante (para impedir o desvio do brilho do LED devido a flutuações de temperatura).

F. Parâmetros e considerações -chave

1. Interferência de frequência: A frequência do PWM deve evitar o relógio de pixel do sinal de exibição (por exemplo, 75MHz-150MHz do LVDS) para evitar interferências eletromagnéticas (EMI) e distorção na tela. O ruído de alta frequência pode ser filtrado adicionando um filtro RC (por exemplo, conectando um capacitor de 100pf em paralelo à linha de sinal PWM).

2. Escurecimento multicanal: se for necessário escurecer RGB independente (por exemplo, para monitores de ponta), a placa-mãe deve gerar três sinais independentes de PWM para controlar as luzes de fundo de LED vermelho, verde e azul, respectivamente, para obter uma gama de cores mais ampla e maior precisão de cores.

3. Início e proteção suave: o circuito do motorista deve ter uma função de início suave (para evitar o aumento instantâneo da corrente durante a inicialização) e a proteção integrada da sobrecorrente (OCP), proteção de sobretensão (OVP) e proteção de temperatura (OTP) para evitar danos aos LEDs ou IC do motorista.

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