چگونه برای صرفه جویی در مصرف ال سی دی را در حالت خواب قرار دهیم؟

一، اصل فنی حالت خواب: تحلیل عمیق-از مدار تا مصرف برق
هسته حالت خواب LCD این است که مصرف برق ماژول را با قطع کردن ریل های برق غیر ضروری، کاهش فرکانس ساعت و توقف بازخوانی داده ها به حداقل برساند. اجرای فنی آن شامل سه جنبه کلیدی است:

1. مدیریت ریل برق
یک ماژول LCD معمولی شامل چهار نوع منبع تغذیه است:

AVDD: منبع تغذیه آنالوگ (معمولا 3.3 ولت)، تامین برق مدارهای درایور پیکسل
VGH/VGL: ولتاژ بالا (± 10 ولت 20 ولت)، کنترل چرخاندن مولکول‌های کریستال مایع
IOVDD: منبع تغذیه رابط دیجیتال (1.8 ولت تا 3.3 ولت)، تامین انرژی برای رانندگی مدارهای منطقی آی سی
BL_VDD: منبع تغذیه نور پس زمینه (5V~24V)، نور پس زمینه LED یا CCFL
اجرای حالت خواب: با استفاده از ماتریس سوئیچ MOS، AVDD، VGH/VGL، و BL_VDD در حین خواب قطع می‌شوند و تنها IOVDD باقی می‌ماند تا وضعیت ثبت IC راننده را حفظ کند. به عنوان مثال، زمانی که یک ماژول TFT{2}}ال سی دی خاص در حالت خواب است، جریان AVDD از 60 میلی آمپر به 0.1 میکرو آمپر کاهش می یابد و مصرف برق نور پس زمینه از 80 میلی وات به 0 کاهش می یابد.

2. کنترل سیستم ساعت
آی سی های درایور LCD مدرن (مانند ILI9341، ST7789) در ژنراتورهای ساعت PLL، با فرکانس ساعت بیش از 10 مگاهرتز در حالت کار، ساخته شده اند. بهینه سازی خواب:

قبل از وارد شدن به حالت خواب، فرکانس ساعت را از طریق پیکربندی ثبت به پایین ترین سطح (مانند 32 کیلوهرتز) کاهش دهید.
مدار PLL را به طور کامل خاموش کنید و از یک نوسان ساز کریستالی با فرکانس پایین{0} خارجی (مانند 32.768 کیلوهرتز) برای حفظ زمان بندی اولیه استفاده کنید
یک مطالعه موردی نشان داد که پس از کاهش فرکانس ساعت از 10 مگاهرتز به 32 کیلوهرتز، مصرف انرژی دینامیکی آی سی راننده تا 85 درصد کاهش یافت.
3. مکانیسم تازه سازی داده ها
در حالت کار، ال سی دی باید 60 بار در ثانیه به روز شود تا از سوسو زدن جلوگیری شود. بهینه سازی خواب:

توقف خروجی سیگنال همگام سازی فریم (VSYNC).
ثابت کردن سیگنال های درایو ردیف/ستون (HSYNC/PCLK)
فقط تایمر سگ نگهبان را برای نظارت بر سیگنال بیدار شدن{0}} نگه دارید
یک دستگاه HMI صنعتی خاص از طریق این راه حل مصرف انرژی تازه سازی نمایشگر را از 45 میلی وات به 0.3 میلی وات کاهش داده است.
2، طراحی سخت افزار: ایجاد معماری خواب کم-
1. طراحی مدار مدیریت توان
انتخاب جزء کلیدی:

سوئیچ بار: مدل فوق{0}}با نشتی کم (مانند TPS22919، جریان نشتی 0.5nA) را انتخاب کنید
تنظیم کننده LDO: یک مدل جریان ساکن کم (مانند TPS7A4700، جریان ساکن 1.2 μ A) را انتخاب کنید.
مبدل DC{0}}مبدل DC: حالت PFM (مانند TPS62175، راندمان بار سبک 85٪) را اتخاذ می‌کند
2. مدار تشخیص سیگنال بیدار
نکات طراحی:

بیدار شدن ساعت واقعی (RTC): تراشه RTC یکپارچه (مانند DS3231) MCU را از طریق وقفه های زمان بندی شده بیدار می کند
بیدار کردن کلید-: مقایسه کننده کم مصرف (مانند TLV3011) برای شناسایی اقدامات کلیدی استفاده می‌شود و از نمونه‌برداری مداوم توسط MCU اجتناب می‌شود.
بیدار کردن ارتباط-: فعال کردن بیدار شدن-از طریق پین وقفه UART/I2C، مانند صفحه نمایش بیدار- پس از دریافت یک قاب داده خاص
کیف دستبند هوشمند:

تشخیص حرکات با استفاده از شتاب سنج (LIS3DH)
وقتی بلند کردن مچ تشخیص داده شد، MCU را از طریق پین INT بیدار کنید
تاخیر بیدار شدن در عرض 50 میلی ثانیه کنترل می شود، کاربر بی اطلاع است
3. حفاظت الکترواستاتیک و قدرت در زمان
الزامات ویژه برای حالت خواب:

در طول دوره خاموش{0}، لازم است عملکرد طبیعی دیود حفاظتی ESD حفظ شود
یک مدار کنترل زمان روشن را طراحی کنید تا مطمئن شوید که VGH/VGL بیش از 5 میلی ثانیه دیرتر از AVDD روشن می شود.
پانل ابزار ماشین خاصی با اضافه کردن مدار تاخیر RC، نرخ غیرعادی برق را از 3٪ به 0.1٪ کاهش داد.
3، بهینه سازی نرم افزار: اجرای استراتژی خواب هوشمند
1. طراحی شرایط محرک خواب
سناریوی معمولی:

خواب زماندار: به عنوان مثال، کنتور آب هوشمند هر 30 ثانیه داده ها را به روز می کند و بقیه زمان را می خوابد.
عدم فعالیت کاربر: دستگاه پزشکی قابل حمل پس از 1 دقیقه بدون عملکرد دکمه وارد حالت خواب می شود
آستانه باتری کم: وقتی ولتاژ باتری به زیر 3.6 ولت می‌رسد، خواب عمیق را اجباری کنید
2. فرآیند پیکربندی برای حالت خواب
مراحل استاندارد:

وضعیت نمایش فعلی را در Flash ذخیره کنید
خاموش کردن نور پس زمینه (BL_VDD=0)
توقف به‌روزرسانی داده (تجمیع HSYNC/VSYNC)
کاهش فرکانس ساعت (PLL_FREQ=32 کیلوهرتز)
منبع تغذیه AVDD/VGH/VGL را قطع کنید
MCU وارد حالت کم مصرف-می شود (مانند حالت توقف STM32)
3. مکانیسم پردازش پست{1}}بیدار شوید
عملیات کلیدی:

پارامترهای نمایش (کنتراست، حالت رنگ و غیره) را مجدداً مقداردهی کنید.
آخرین محتوای نمایش داده شده را بازیابی کنید (خوانده شده از Flash یا RAM)
همگام سازی ساعت سیستم (جلوگیری از تغییر زمان)
یک کیس ترمینال لجستیک: فشرده‌سازی زمان ترسیم مجدد{0} بیدار شدن از 200 میلی‌ثانیه به 30 میلی‌ثانیه با از پیش ذخیره‌سازی بافر نمایشگر
4، تجزیه و تحلیل مورد برنامه کاربردی معمولی
مورد 1: فلومتر الکترومغناطیسی با باتری
مورد نیاز: عمر باتری 6 ساله (باتری لیتیومی 3.6V/19Ah)
راه حل:

ال سی دی فوق-کم توان TFT-ال سی دی (جریان کاری 15 میلی آمپر، جریان خواب 0.5 میکرو آمپر) را انتخاب کنید
طراحی یک سیستم قدرت دوگانه: منبع تغذیه اصلی ابرخازن را شارژ می کند، در حالی که ابرخازن RTC را در حالت خواب حفظ می کند.
استراتژی پیاده سازی:
هر 10 ثانیه بیدار شوید، داده های ترافیک را به روز کنید و برای 2 ثانیه نمایش دهید
در مواقع دیگر، وارد حالت خواب عمیق شوید و تمام منابع برق غیر ضروری را قطع کنید
اثر: میانگین مصرف برق کل دستگاه از 85 میلی وات به 0.8 میلی وات کاهش یافته است و عمر باتری به 7.2 سال رسیده است.
مورد 2: دستگاه تشخیصی اولتراسونیک قابل حمل
مورد نیاز: کارکرد مداوم به مدت 8 ساعت (باتری لیتیوم- 7.4V/4400mAh)
راه حل:

استفاده از LCD انعکاسی (بدون نیاز به نور پس زمینه، کاهش مصرف انرژی تا 80٪)
اجرای حالت خواب پویا:
هنگامی که کاوشگر با بدن انسان تماس پیدا کرد، صفحه نمایش بیدار شود
5 ثانیه پس از خروج کاوشگر، وارد حالت خواب می شود
ماژول ارتباطی را در هنگام خواب فعال نگه دارید (دریافت دستورات از راه دور)
اثر: مصرف انرژی ماژول نمایشگر از 220 میلی‌وات به 15 میلی‌وات کاهش یافته است و عمر باتری کلی سه برابر افزایش یافته است.
5، تکنیک های بهینه سازی پیشرفته
1. فناوری بیدار{1}}منطقه جزئی
صفحه را به چند قسمت تقسیم کنید و فقط مناطقی را که نیاز به به روز رسانی دارند بیدار کنید
یک کتاب‌خوان الکترونیکی معینی از طریق این راه‌حل، مصرف انرژی تازه‌سازی را از 12 میلی‌وات به 3 میلی‌وات کاهش داد.
2. الگوریتم خواب تطبیقی
یادگیری بر اساس عادات استفاده: تعداد دفعات مشاهده کاربر را بشمارید و آستانه خواب را به صورت پویا تنظیم کنید
پس از اجرای صفحه کنترل مرکزی در یک خانه هوشمند، میانگین دفعات بیدار شدن{0}در روز 65 درصد کاهش یافته است.
3. حافظه نهان نمایشگر کم مصرف
یکپارچه سازی SRAM به عنوان کش نمایشگر در داخل MCU
محتوای ذخیره شده در حافظه پنهان را در حین خواب حفظ کنید و مستقیماً پس از بیدار شدن از خواب خارج شوید
یک دستگاه HMI صنعتی خاص از طریق این راه حل، زمان بیدار شدن{0}} را از 120 میلی ثانیه به 15 میلی ثانیه کاهش داده است.