一 การจำแนกประเภทหลักและความแตกต่างในการใช้พลังงานของวิธีการขับขี่
วิธีการขับขี่ของ LCD แบบแบ่งส่วนส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท: การขับขี่แบบคงที่และการขับขี่แบบแบ่งเวลา (ไดนามิก) - และมีลักษณะการใช้พลังงานที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ:
1. ไดรฟ์แบบคงที่: ความซับซ้อนต่ำแต่ใช้พลังงานสูง
การขับขี่แบบคงที่จะกำหนดอิเล็กโทรดอิสระให้กับแต่ละส่วนของจอแสดงผล และควบคุมสถานะการแสดงผลด้วยแรงดันไฟฟ้าคงที่ ข้อดีของมันอยู่ที่วงจรที่เรียบง่ายและความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็ว แต่ต้องใช้พินจำนวนมาก (เช่นพิน SEG 12 อันและพิน COM 1 อันสำหรับ LCD 3 บิต) ซึ่งส่งผลให้ต้นทุนของชิปไดรเวอร์เพิ่มขึ้น
จุดปวดในการใช้พลังงาน:
เปิดเครื่องอย่างต่อเนื่อง: ส่วนจอแสดงผลทั้งหมดจะรักษาแรงดันไฟฟ้าในระหว่างช่วงที่ไม่ได้รีเฟรช ส่งผลให้มีการใช้พลังงานคงที่สูง
การสูญเสียพิน: การออกแบบหลายพินจะเพิ่มความต้านทานของเส้น ทำให้เกิดการสูญเสียความร้อนเพิ่มเติม
สถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง: อุปกรณ์ธรรมดาที่มีส่วนการแสดงผลน้อย (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 8 ส่วน) และความไวต่อต้นทุน
2. ขับเคลื่อนการแบ่งเวลา: โซลูชันหลักในการประหยัดพลังงาน-
ไดรฟ์การแบ่งเวลาใช้เทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์การแบ่งเวลา-เพื่อแบ่งปันอิเล็กโทรดร่วม (COM) ระหว่างหลายส่วน และบรรลุการควบคุมการแสดงผลผ่านการรวมแรงดันไฟฟ้า พารามิเตอร์หลัก ได้แก่ รอบการทำงานและอัตราส่วนอคติ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการใช้พลังงาน
หลักการประหยัดพลังงาน:
การสแกนแบบไดนามิก: ใช้แรงดันไฟฟ้ากับ COM และ SEG ในช่วงระยะเวลาเกตเท่านั้น และรีเซ็ตแรงดันไฟฟ้าให้เป็นศูนย์ในช่วงระยะเวลาที่ไม่ใช่เกต ซึ่งจะช่วยลดการใช้พลังงานคงที่ได้อย่างมาก
การเพิ่มประสิทธิภาพไบแอส: โดยการแบ่งแรงดันไฟฟ้าผ่านเครือข่ายตัวต้านทาน แรงดันไฟฟ้าหลาย-ระดับ (เช่น 1/3 ไบแอส) จะถูกสร้างขึ้นเพื่อลดความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าที่ไม่มีประสิทธิภาพ และลดกระแสการขับลง
กรณีทั่วไป:
ตัวควบคุมอุตสาหกรรมบางตัวใช้ไดรฟ์การแบ่งส่วน 1/4 bias และ 1/8 Duty Cycle- ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานลง 42% และปรับปรุงความสม่ำเสมอของจอแสดงผลขึ้น 15% เมื่อเทียบกับไดรฟ์แบบคงที่
2 กรอบการทำงานสำหรับการเลือก-วิธีการขับขี่แบบประหยัดพลังงาน
1. เลือกประเภทไดรเวอร์ตามความซับซ้อนของจอแสดงผล
วิธีการขับขี่ที่แนะนำสำหรับการแสดงหมายเลขส่วนและผลการประหยัดพลังงาน-
วงจรขับเคลื่อนแบบคงที่น้อยกว่าหรือเท่ากับ 8 ส่วนนั้นเรียบง่าย แต่มีการใช้พลังงานสูง
เมื่อใช้แรงดันไบแอส 9-32 ส่วน 1/2 พินไดรฟ์แบบแยกจะลดลง 50% และการใช้พลังงานจะลดลง 30%
เมื่อแรงดันไบแอสมากกว่าหรือเท่ากับ 32 ส่วนและ 1/3 หรือ 1/4 พินไดรฟ์แบบแยกจะลดลง 70% และการใช้พลังงานจะลดลงมากกว่า 50%
คำแนะนำการปฏิบัติ:
อุปกรณ์ทางการแพทย์ (เช่น เครื่องตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ) โดยทั่วไปจะใช้จอ LCD 16 ส่วน โดยเลือกใช้ตัวขับเคลื่อนการแบ่งส่วน 1/3 bias และ 1/8 หน้าที่{5}} ซึ่งจะช่วยปรับสมดุลประสิทธิภาพการใช้พลังงานและความชัดเจนของจอแสดงผล
หากเครื่องมืออุตสาหกรรม (เช่น เซ็นเซอร์ความดัน) แสดงมากกว่า 20 ส่วน ควรใช้โครงร่าง 1/4 อคติและ 1/16 รอบการทำงาน เพื่อหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวนที่เกิดจากพินมากเกินไป
2. การกำหนดค่าที่เหมาะสมที่สุดของอัตราส่วนอคติและรอบการทำงาน
อคติและหน้าที่เป็นปัจจัยหลักของการแบ่งเวลา-
กลยุทธ์การประหยัดพลังงาน:
รอบการทำงานสูง (ค่าหน้าที่ต่ำ): เช่นรอบการทำงาน 1/16 สามารถลดจำนวนพิน COM ได้ แต่จำเป็นต้องเพิ่มค่าไบแอส (เช่น 1/4 ไบแอส) เพื่อรักษาคอนทราสต์ของจอแสดงผล ซึ่งอาจเพิ่มกระแสการขับขี่
รอบการทำงานต่ำ (ค่าหน้าที่สูง): ตัวอย่างเช่น ด้วยรอบการทำงาน 1/4 ค่า Bias จะลดลงเหลือ 1/2 แต่จำเป็นต้องใช้พิน COM เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ต้นทุนฮาร์ดแวร์เพิ่มขึ้น
ประสบการณ์ในอุตสาหกรรม:
อุปกรณ์ในบ้านอัจฉริยะ เช่น ตัวควบคุมอุณหภูมิ โดยทั่วไปจะใช้รูปแบบอคติ 1/8 รอบ+1/3 เพื่อให้เกิดความสมดุลระหว่างจำนวนพินและการใช้พลังงาน
อุปกรณ์ที่ติดตั้งในยานพาหนะ (เช่น มาตรวัดความเร็ว) ต้องใช้รอบการทำงาน 1/16 และรูปแบบอคติ 1/4 เนื่องจากมีการสั่นสะเทือนของสภาพแวดล้อมสูง เพื่อเพิ่มความสามารถในการป้องกัน-สัญญาณรบกวน แต่การใช้พลังงานเพิ่มขึ้น 8% -12%
3. การเลือกชิปไดรเวอร์ที่สำคัญ
การเลือกชิปไดรเวอร์ LCD โดยเฉพาะ (เช่น HT1621, TC7211A) จะสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้มากขึ้น:
ออสซิลเลเตอร์ในตัว: แทนที่คริสตัลออสซิลเลเตอร์ภายนอก ลดจำนวนส่วนประกอบ และลดการใช้พลังงานขณะสแตนด์บาย
การควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบไดนามิก: ปรับแรงดันไฟฟ้าในการขับขี่โดยอัตโนมัติตามอุณหภูมิแวดล้อมเพื่อหลีกเลี่ยงการสิ้นเปลืองพลังงานที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าเกิน
โหมดพลังงานต่ำ: รองรับโหมดสลีป การใช้พลังงานสามารถลดลงถึงระดับ μ A
กรณี
เซ็นเซอร์เครือข่ายที่ใช้ชิป HT1621 สื่อสารกับ MCU ผ่านอินเทอร์เฟซ SPI ช่วยลดพินลง 60% และสิ้นเปลืองพลังงาน 55% เมื่อเทียบกับโซลูชันขับเคลื่อนโดยตรง
3 ทักษะการปฏิบัติเพื่อ-การขับขี่แบบประหยัดพลังงาน
1. การเพิ่มประสิทธิภาพรูปคลื่น: ลดการสลับที่ไม่มีประสิทธิภาพ
การรีเฟรชแบบซิงโครนัส: ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการสลับสัญญาณ COM และ SEG แบบซิงโครนัสเพื่อหลีกเลี่ยงกระแสชั่วคราวที่เกิดจากการวางแนวเวลาไม่ตรง
การขับเคลื่อนเฟสย้อนกลับ: เอาท์พุตรูปคลื่นแบบกลับหัวหลังจากแต่ละรอบการสแกนเพื่อสร้างสมดุลในการกระจายประจุ และลดการสลายตัวตลอดอายุการใช้งานที่เกิดจากอคติระยะยาว-
ผล
อุปกรณ์ HMI อุตสาหกรรมบางชนิดลดกระแสไฟชั่วคราวสูงสุดจาก 50mA เป็น 20mA และลดการใช้พลังงานลง 18% โดยการปรับรูปคลื่นการขับเคลื่อนให้เหมาะสม
2. การชดเชยอุณหภูมิ: ปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อม
การปรับไบแอสแบบไดนามิก: เพิ่มค่าไบแอสในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ-เพื่อชดเชยความเร็วการตอบสนองของผลึกเหลวที่ลดลง ลดค่า Bias ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงเพื่อหลีกเลี่ยงอายุการใช้งานที่สั้นลงซึ่งเกิดจากการขับรถมากเกินไป
การปรับรอบการทำงาน: ปรับอัตราการรีเฟรชตามความเข้มของแสงโดยรอบ และลดรอบการทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีแสงน้อยเพื่อลดการใช้พลังงาน
การสนับสนุนข้อมูล:
การทดลองแสดงให้เห็นว่าการชดเชยอุณหภูมิสามารถควบคุมความผันผวนของการใช้พลังงานของ LCD ภายใน ± 5% ภายในช่วง -20 องศาถึง 70 องศา
3. การเพิ่มประสิทธิภาพเค้าโครง: ลดพารามิเตอร์ปรสิต
การเดินสายสั้น: ควบคุมความยาวของสายสัญญาณ COM และ SEG ภายใน 5 ซม. เพื่อลดความต้านทานของสาย
การออกแบบการป้องกัน: พันฟอยล์ทองแดงรอบๆ สายสัญญาณความเร็วสูง- (เช่น นาฬิกา SPI) เพื่อลดการใช้พลังงานในการส่งซ้ำที่เกิดจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า
กรณี
แผงหน้าปัดรถยนต์บางรุ่นลดอัตราการส่งสัญญาณซ้ำที่เกิดจากการรบกวนของสัญญาณจาก 3% เป็น 0.5% และลดการใช้พลังงานของระบบลง 7% โดยการปรับเค้าโครง PCB ให้เหมาะสม
