Cách triển khai màn hình LCD PMW mờ trên bo mạch chủ

      PWM (Điều chế độ rộng xung) làm mờ màn hình LCD là một giải pháp phổ biến để điều khiển độ sáng bằng cách điều chỉnh chu kỳ nhiệm vụ của nguồn đèn nền. Cốt lõi của phương pháp này là tạo tín hiệu PWM với tần số và chu kỳ nhiệm vụ cụ thể trên bo mạch chủ, điều khiển mạch đèn nền (thường là đèn nền LED) để bật và tắt theo chu kỳ tín hiệu này. Phương pháp này sử dụng tầm nhìn của mắt người để đạt được điều chỉnh độ sáng mượt mà. Các kỹ sư công nghệ của Thâm Quyến Hongjia, dựa trên nhiều năm kinh nghiệm R & D, cung cấp các ý tưởng thiết kế sau đây cho tài liệu tham khảo của các kỹ sư của bạn:

A. Nguyên tắc cơ bản của PMW mờ

Hiển thị tinh thể lỏng (LCD) không tự phát ra ánh sáng; Thay vào đó, họ dựa vào một nguồn đèn nền (chủ yếu là đèn LED) để cung cấp ánh sáng. PWM Dimming điều chỉnh độ sáng trung bình bằng cách kiểm soát tỷ lệ của thời gian bật và tắt đèn nền (chu kỳ nhiệm vụ):

· Khi chu kỳ nhiệm vụ PWM là 100%, đèn nền luôn bật, đạt được độ sáng tối đa.

· Khi chu kỳ nhiệm vụ giảm, đèn nền chỉ bật một phần của chu kỳ, dẫn đến giảm độ sáng trung bình tương ứng.

· Mắt người không thể nhận thấy nhấp nháy tần số cao (thường> 200Hz) do tầm nhìn tồn tại của nó (khoảng 24 khung hình mỗi giây), do đó đạt được độ mờ mịn.

B. Tạo tín hiệu PWM bo mạch chủ

Bo mạch chủ phải cung cấp tín hiệu PWM ổn định và có thể điều chỉnh, thường được triển khai bởi chip điều khiển chính (như MCU, SOC hoặc bộ điều khiển đèn nền chuyên dụng). Các bước cụ thể như sau:

1. Lựa chọn chip điều khiển chính

· MCUS/SOC với bộ điều khiển PWM tích hợp: Chúng bao gồm loạt ARM Cortex-M (STM32), điểm truy cập điện thoại di động (như Qualcomm Snapdragon) và bộ điều khiển TV (như MediaTek MTK). Các MCU/SOC này có mô -đun máy phát PWM tích hợp, cho phép cấu hình phần mềm của các tham số như tần số, chu kỳ nhiệm vụ và phân cực.

Trình điều khiển đèn nền chuyên dụng IC: Nếu bo mạch chủ chỉ cần lái đèn nền, IC trình điều khiển đèn nền với điều khiển PWM tích hợp (như TPS61088 hoặc PCA9685 của NXP) có thể đơn giản hóa thiết kế mạch.

2. Cấu hình tham số PWM

Lựa chọn tần số: Một sự cân bằng phải được đánh giữa độ mịn và nhiễu độ sáng. Một tần số quá thấp (<200Hz) có thể gây ra nhấp nháy có thể nhìn thấy; Tần số quá cao (> 20kHz) có thể tăng tổn thất chuyển đổi và có khả năng can thiệp vào các mạch âm thanh. Phạm vi chung: 100Hz-20KHz (TV/màn hình thường sử dụng 1-10kHz và điện thoại di động thường sử dụng 200Hz-1KHz).

Phạm vi chu kỳ nhiệm vụ: Thông thường, 0% -100% tương ứng với độ sáng từ 0 đến tối đa. Điều này phải phù hợp với tính tuyến tính của mạch trình điều khiển đèn nền để tránh độ sáng phi tuyến ở các chu kỳ nhiệm vụ thấp.

Độ phân giải: Mức độ chính xác điều chỉnh chu kỳ nhiệm vụ (ví dụ: mức 8-bit → 256, mức 10 bit → 1024), xác định độ mịn của điều chỉnh độ sáng (điện thoại/TV di động thường yêu cầu ≥8 bit).

C. Truyền tín hiệu PWM vào mạch trình điều khiển đèn nền

Tín hiệu PWM được tạo ra bởi bo mạch chủ cần được truyền đến bảng điều khiển đèn nền (hoặc mạch đèn nền được tích hợp trực tiếp trên bo mạch chủ) thông qua kết nối có dây. Các vấn đề sau đây nên được xem xét:

1. Tính toàn vẹn tín hiệu

· Hộp số khoảng cách ngắn (ví dụ: bo mạch chủ và bảng backlight liền kề): Sử dụng dấu vết PCB tiêu chuẩn (điều khiển trở kháng là không bắt buộc), nhưng tránh chạy song song với các tín hiệu tần số cao (như LVD và EDP) để ngăn chặn nhiễu xuyên âm.

· Hộp số đường dài (ví dụ: cáp màn hình máy tính xách tay): Sử dụng cáp được che chắn (như cáp đồng trục) hoặc cáp vi sai (như LVD) và giảm thiểu độ dài theo dõi để tránh suy giảm tín hiệu PWM hoặc biến dạng.

2. Kết hợp cấp độ

Đầu ra mức PWM của bo mạch chủ (ví dụ: CMO 3,3V) phải tương thích với mức đầu vào của IC trình điều khiển đèn nền. Nếu IC trình điều khiển được cung cấp bởi 5V, có thể yêu cầu chuyển đổi cấp độ (ví dụ: sử dụng chip logic sê -ri 74LVC).

3. Bảo vệ cách ly

Nếu có một điện áp cao giữa mạch đèn nền và bo mạch chủ (ví dụ, đèn huỳnh quang catốt lạnh (CCFL) yêu cầu điện áp cao, trong khi đèn nền LED chủ yếu là điện áp thấp), một bộ ghép optoCler (như HCPL-0723) phải được sử dụng để phân lập mặt đất.

D. Thiết kế mạch điều khiển đèn nền (giai đoạn đầu ra tín hiệu PWM)

Tín hiệu PWM phải được chuyển đổi thành dòng điện/điện áp theo yêu cầu của LED bởi mạch trình điều khiển. Chức năng cốt lõi là chuyển đổi chu kỳ nhiệm vụ PWM thành dòng điện trung bình của đèn LED. Một mạch điển hình bao gồm một kiến ​​trúc điều chế ổ đĩa không đổi + PWM, với các thành phần sau:

1. Bộ chuyển đổi tăng/buck

Đèn nền LED yêu cầu dòng điện ổn định (ví dụ: 350mA đến 2A mỗi chuỗi). Nguồn điện bo mạch chủ thường là 5V/12V, yêu cầu bộ chuyển đổi DC-DC để điều chỉnh điện áp:

Mạch tăng cường: Khi tổng điện áp của đèn LED trong chuỗi vượt quá điện áp cung cấp nguồn bo mạch chủ (ví dụ: khi nhiều đèn LED được kết nối nối tiếp), một chip tăng (như TI TPS61020) được sử dụng.

Mạch buck: Khi điện áp LED nhỏ hơn điện áp cung cấp bo mạch chủ (ví dụ: một chuỗi đèn LED điện áp thấp), IC bước xuống (như TI TPS5430) được sử dụng.

2. Mô -đun điều chế PWM

IC trình điều khiển cần nhận tín hiệu PWM của bo mạch chủ và điều chỉnh dòng điện đầu ra dựa trên chu kỳ nhiệm vụ của nó. Các giải pháp phổ biến:

Trình điều khiển ICS với điều khiển PWM tích hợp: chẳng hạn như Max Max16834 và NXP PCA9685, có bộ so sánh PWM tích hợp trực tiếp chuyển đổi tín hiệu PWM bo mạch chủ thành điều chế dòng LED (không yêu cầu các thành phần bổ sung).

Giải pháp riêng biệt: Xây dựng mạch chuyển mạch PWM bằng cách sử dụng bóng bán dẫn/MOSFET (ví dụ: sử dụng MOSFET làm công tắc điện tử, với tín hiệu PWM điều khiển bật/tắt, do đó điều chỉnh dòng đèn LED trung bình).

3. Lấy mẫu và phản hồi hiện tại (điều khiển dòng không đổi)

Để đảm bảo độ sáng ổn định, dòng đèn LED phải được lấy mẫu và đưa trở lại IC trình điều khiển để điều chỉnh dòng điện không đổi:

Một điện trở lấy mẫu (ví dụ: 0,1Ω đến 1Ω) được kết nối nối tiếp với mạch LED và điện áp được lấy mẫu được khuếch đại bởi OP amp (ví dụ: Ti Ina219).

IC trình điều khiển so sánh điện áp được lấy mẫu với điện áp tham chiếu và điều chỉnh chu kỳ nhiệm vụ PWM hoặc độ phân giải của công tắc để duy trì dòng điện không đổi (để tránh độ sáng đèn LED do dao động nhiệt độ).

F. Các tham số và cân nhắc chính

1. Giao thoa tần số: Tần số PWM phải tránh đồng hồ pixel của tín hiệu hiển thị (ví dụ: 75 MHz-150 MHz) của LVDS) để ngăn chặn nhiễu điện từ (EMI) và biến dạng màn hình. Có thể lọc nhiễu tần số cao bằng cách thêm bộ lọc RC (ví dụ: kết nối một tụ điện 100pf song song với đường tín hiệu PWM).

2. Đa mờ đa kênh: Nếu cần phải giảm độ mờ RGB độc lập (ví dụ: đối với màn hình cao cấp), bo mạch chủ phải xuất ra ba tín hiệu PWM độc lập để điều khiển đèn nền LED màu đỏ, xanh lục và xanh lam, để đạt được độ chính xác màu đỏ hơn.

3. Khởi động và bảo vệ mềm: Mạch lái xe phải có chức năng khởi động mềm (để tránh tăng dòng điện tức thời trong quá trình khởi động) và bảo vệ quá dòng tích hợp (OCP), bảo vệ quá điện áp (OVP) và bảo vệ quá nhiệt (OTP) để ngăn ngừa thiệt hại cho đèn LED hoặc IC trình điều khiển.

      Công nghệ Thâm Quyến Hongjia chuyên về nghiên cứu và phát triển, sản xuất và bán hàng từ 1,14 inch đến 12,1 inch và hỗ trợ màn hình cảm ứng. Chúng tôi có một phòng sạch rộng 3.000 mét vuông, ba dây chuyền sản xuất hoàn toàn tự động và 12 năm kinh nghiệm trong ngành. Chúng tôi có một nhóm các kỹ sư có kinh nghiệm, những người có thể cung cấp lời khuyên cho khách hàng khi thiết kế sản phẩm, từ đó đơn giản hóa việc thiết kế PWM bo mạch chủ. Chúng tôi có màn hình có kích thước khác nhau mà tất cả đều hỗ trợ Dimming PWM. Khách hàng được chào đón để gửi email cho chúng tôi để yêu cầu.