一, Tehnički princip režima mirovanja:-dubina analiza od strujnog kola do potrošnje energije
Suština LCD režima mirovanja je da se smanji potrošnja energije modula odsecanjem nebitnih šina za napajanje, smanjenjem frekvencije takta i zaustavljanjem osvežavanja podataka. Njegova tehnička implementacija uključuje tri ključna aspekta:
1. Upravljanje šinom napajanja
Tipičan LCD modul uključuje četiri tipa napajanja:
AVDD: Analogno napajanje (obično 3,3V), napaja strujno kolo upravljačkog programa piksela
VGH/VGL: visoki napon vođen gejtom (± 10V 20V), koji kontroliše okretanje molekula tečnih kristala
IOVDD: Napajanje digitalnog interfejsa (1,8V~3,3V), pruža napajanje za pokretanje IC logičkih kola
BL_VDD: Napajanje pozadinskog osvetljenja (5V~24V), LED ili CCFL pozadinsko osvetljenje
Implementacija režima mirovanja: Korišćenjem MOS matrice prekidača, AVDD, VGH/VGL i BL_VDD se isključuju tokom spavanja, ostavljajući samo IOVDD da održava stanje registra IC drajvera. Na primjer, kada je određeni TFT-LCD modul u stanju mirovanja, AVDD struja se smanjuje sa 60 mA na 0,1 μ A, a potrošnja energije pozadinskog osvjetljenja se smanjuje sa 80 mW na 0.
2. Kontrola sistema sata
Moderni LCD drajver IC-ovi (kao što su ILI9341, ST7789) imaju ugrađene-generatore PLL takta, sa frekvencijama takta koje prelaze 10MHz u radnom režimu. Optimizacija spavanja:
Prije ulaska u stanje mirovanja, smanjite frekvenciju sata na najniži nivo (kao što je 32 kHz) kroz konfiguraciju registra
Potpuno isključite PLL kolo i koristite eksterni niskofrekventni kristalni oscilator (kao što je 32,768 kHz) za održavanje osnovnog vremena
Studija slučaja je pokazala da nakon što je frekvencija takta smanjena sa 10MHz na 32kHz, dinamička potrošnja energije IC drajvera smanjena je za 85%
3. Mehanizam osvježavanja podataka
U radnom režimu, LCD se mora osvježavati 60 puta u sekundi kako bi se izbjeglo treperenje. Optimizacija spavanja:
Zaustavite izlaz signala sinkronizacije okvira (VSYNC).
Zamrznite signale pogona reda/kolone (HSYNC/PCLK)
Čuvajte tajmer samo za praćenje{0}}signala buđenja
Određeni industrijski HMI uređaj smanjio je potrošnju energije osvježavanja ekrana sa 45mW na 0,3mW kroz ovo rješenje
2, Dizajn hardvera: Izgradnja arhitekture mirovanja niske{1}}napone
1. Dizajn kola za upravljanje napajanjem
Izbor ključnih komponenti:
Prekidač opterećenja: Odaberite model ultra-niskog curenja (kao što je TPS22919, struja curenja 0,5nA)
LDO regulator: Odaberite model niske statičke struje (kao što je TPS7A4700, statička struja 1,2 μ A)
DC-DC pretvarač: usvaja PFM način rada (kao što je TPS62175, efikasnost laganog opterećenja od 85%)
2. Krug za detekciju signala buđenja
Tačke dizajna:
Buđenje sata u realnom vremenu (RTC): Integrirani RTC čip (kao što je DS3231) budi MCU kroz vremenske prekide
Ključno buđenje-: Komparator male snage (kao što je TLV3011) se koristi za otkrivanje ključnih radnji, izbjegavajući kontinuirano uzorkovanje od strane MCU-a
Komunikacijsko buđenje-: Pokreni buđenje-preko UART/I2C pina za prekid, kao što je ekran za buđenje- nakon prijema određenog okvira podataka
Pametna torbica za narukvicu:
Detekcija gestova pomoću akcelerometra (LIS3DH)
Kada se otkrije podizanje ručnog zgloba, probudite MCU preko INT pina
Kašnjenje buđenja kontrolirano unutar 50ms, korisnik nije svjestan
3. Elektrostatička zaštita i vrijeme uključenja
Posebni zahtjevi za režim mirovanja:
Tokom perioda-isključenja, potrebno je održavati normalan rad ESD zaštitne diode
Dizajnirajte krug za kontrolu vremena uključenja kako biste osigurali da se VGH/VGL uključi više od 5 ms kasnije od AVDD
Određena instrument tabla automobila smanjila je abnormalnu stopu uključivanja sa 3% na 0,1% dodavanjem RC kola za kašnjenje
3, Optimizacija softvera: Implementacija inteligentne strategije spavanja
1. Dizajn uslova okidača spavanja
Tipičan scenario:
Vremensko spavanje: Na primjer, pametni vodomjer ažurira podatke svakih 30 sekundi i spava ostatak vremena
Neaktivnost korisnika: Prijenosni medicinski uređaj ulazi u stanje mirovanja nakon 1 minute bez pritiskanja gumba
Prag niskog nivoa baterije: Forsirajte duboko spavanje kada napon baterije padne ispod 3,6 V
2. Proces konfiguracije za stanje mirovanja
Standardni koraci:
Sačuvajte trenutno stanje prikaza u Flash
Isključite pozadinsko osvjetljenje (BL_VDD=0)
Zaustavite osvježavanje podataka (zamrznite HSYNC/VSYNC)
Smanjite frekvenciju takta (PLL_FREQ=32kHz)
Prekinite napajanje AVDD/VGH/VGL
MCU ulazi u režim niske{0}}napone (kao što je način zaustavljanja STM32)
3. Mehanizam za obradu nakon buđenja
Ključne operacije:
Ponovno inicijalizirajte parametre prikaza (kontrast, način boje, itd.)
Vratite posljednji prikazani sadržaj (čitano iz Flash-a ili RAM-a)
Sinhronizujte sistemski sat (izbegnite vremensko pomeranje)
Slučaj logističkog terminala: kompresovanje{0}}vremena ponovnog crtanja sa 200ms na 30ms unaprijed pohranjivanjem međuspremnika prikaza
4, Analiza slučaja tipične aplikacije
Slučaj 1: Elektromagnetski mjerač protoka na baterije
Zahtjev: 6-godišnji vijek trajanja baterije (litijumska baterija 3.6V/19Ah)
Rješenje:
Odaberite ultra-TFT male snage-LCD (radna struja 15mA, struja mirovanja 0,5 μ A)
Dizajnirajte dvostruki sistem napajanja: glavno napajanje puni superkondenzator, dok superkondenzator održava RTC tokom režima mirovanja
Strategija implementacije:
Probudite se svakih 10 sekundi, ažurirajte podatke o saobraćaju i prikažite 2 sekunde
U drugim slučajevima, uđite u režim dubokog spavanja i isključite sve nebitne izvore napajanja
Efekat: Prosječna potrošnja energije cijele mašine je smanjena sa 85mW na 0,8mW, a vijek trajanja baterije je dostigao 7,2 godine
Slučaj 2: Prijenosni ultrazvučni dijagnostički uređaj
Zahtjev: Neprekidan rad 8 sati (litijum{1}}ionska baterija 7.4V/4400mAh)
Rješenje:
Usvajanje reflektirajućeg LCD-a (nije potrebno pozadinsko osvjetljenje, potrošnja energije smanjena za 80%)
Implementirajte dinamički način mirovanja:
Ekran za buđenje kada se detektuje kontakt sonde sa ljudskim tijelom
5 sekundi nakon što sonda napusti, ona ulazi u stanje mirovanja
Održavajte komunikacijski modul aktivnim tokom spavanja (primajte daljinske komande)
Efekat: Potrošnja energije modula displeja smanjena je sa 220mW na 15mW, a ukupno trajanje baterije je povećano za tri puta
5, Napredne tehnike optimizacije
1. Tehnologija buđenja{1}}djelomičnih područja
Podijelite ekran na više područja i budite samo područja s potrebama za ažuriranjem
Određeni čitač e-knjiga smanjio je potrošnju energije osvježavanja sa 12mW na 3mW kroz ovo rješenje
2. Adaptivni algoritam spavanja
Učenje na osnovu navika upotrebe: Izbrojite učestalost gledanja korisnika i dinamički prilagodite prag spavanja
Nakon implementacije centralnog kontrolnog ekrana u pametnoj kući, dnevna{0}}učestalost buđenja je smanjena za 65%
3. Predmemorija ekrana niske potrošnje
Integracija SRAM-a kao predmemorije prikaza unutar MCU-a
Održavajte keširani sadržaj tokom spavanja i izlaz direktno nakon buđenja
Određeni industrijski HMI uređaj je smanjio-vrijeme buđenja sa 120ms na 15ms kroz ovo rješenje
