أولًا، المبدأ الفني لوضع السكون:-تحليل متعمق بدءًا من الدائرة وحتى استهلاك الطاقة
يتمثل جوهر وضع سكون شاشة LCD في تقليل استهلاك طاقة الوحدة عن طريق قطع قضبان الطاقة غير الأساسية، وتقليل تردد الساعة، وإيقاف تحديث البيانات. يتضمن تنفيذها الفني ثلاثة جوانب رئيسية:
1. إدارة السكك الحديدية السلطة
تشتمل وحدة LCD النموذجية على أربعة أنواع من مصادر الطاقة:
AVDD: مصدر طاقة تناظري (عادة 3.3 فولت)، يزود دوائر تشغيل البكسل بالطاقة
VGH/VGL: الجهد العالي الذي يتم تشغيله بواسطة البوابة (± 10 فولت 20 فولت)، يتحكم في تقليب جزيئات الكريستال السائل
IOVDD: مصدر طاقة الواجهة الرقمية (1.8 فولت ~ 3.3 فولت)، يوفر الطاقة لقيادة الدوائر المنطقية IC
BL_VDD: مصدر طاقة الإضاءة الخلفية (5 فولت ~ 24 فولت)، إضاءة خلفية LED أو CCFL
تنفيذ وضع السكون: باستخدام مصفوفة تبديل MOS، يتم قطع AVDD وVGH/VGL وBL_VDD أثناء النوم، مما يترك IOVDD فقط للحفاظ على حالة تسجيل IC لبرنامج التشغيل. على سبيل المثال، عندما تكون وحدة TFT-LCD معينة في وضع السكون، ينخفض تيار AVDD من 60 مللي أمبير إلى 0.1 ميكرو أمبير، وينخفض استهلاك طاقة الإضاءة الخلفية من 80 ميجاوات إلى 0.
2. التحكم بنظام الساعة
تحتوي الدوائر المتكاملة الحديثة لبرنامج تشغيل LCD (مثل ILI9341، ST7789) على-مولدات ساعة PLL، بترددات ساعة تتجاوز 10 ميجاهرتز في وضع التشغيل. تحسين النوم:
قبل الدخول في وضع السكون، قم بتقليل تردد الساعة إلى أدنى مستوى (مثل 32 كيلو هرتز) من خلال تكوين السجل
قم بإيقاف تشغيل دائرة PLL تمامًا واستخدم مذبذبًا بلوريًا خارجيًا منخفض التردد-(مثل 32.768 كيلو هرتز) للحفاظ على التوقيت الأساسي
أظهرت دراسة حالة أنه بعد تقليل تردد الساعة من 10 ميجا هرتز إلى 32 كيلو هرتز، انخفض استهلاك الطاقة الديناميكي لمحرك IC بنسبة 85%
3. آلية تحديث البيانات
في وضع العمل، تحتاج شاشة LCD إلى التحديث 60 مرة في الثانية لتجنب الوميض. تحسين النوم:
إيقاف إخراج إشارة تزامن الإطار (VSYNC).
تجميد إشارات محرك الصف/العمود (HSYNC/PCLK)
احتفظ فقط بمؤقت المراقبة لمراقبة إشارة الاستيقاظ-.
قام جهاز HMI صناعي معين بتقليل استهلاك طاقة تحديث الشاشة من 45 ميجاوات إلى 0.3 ميجاوات من خلال هذا الحل
2، تصميم الأجهزة: بناء بنية سكون-منخفضة الطاقة
1. تصميم دائرة إدارة الطاقة
اختيار المكونات الرئيسية:
مفتاح التحميل: حدد نموذج التسرب المنخفض للغاية (مثل TPS22919، تيار التسرب 0.5nA)
منظم LDO: اختر نموذج تيار ثابت منخفض (مثل TPS7A4700، تيار ثابت 1.2 μ A)
DC -محول DC: يعتمد وضع PFM (مثل TPS62175، كفاءة تحميل خفيفة تبلغ 85%)
2. دائرة كشف إشارة الاستيقاظ
نقاط التصميم:
تنبيه ساعة الوقت الفعلي (RTC)-: تعمل شريحة RTC المدمجة (مثل DS3231) على تنشيط MCU من خلال المقاطعات المحددة بوقت
تنشيط المفتاح-: يتم استخدام مقارن الطاقة المنخفضة (مثل TLV3011) لاكتشاف الإجراءات الرئيسية، وتجنب أخذ العينات المستمر بواسطة MCU
تنشيط الاتصال-: تنشيط التنبيه-من خلال دبوس مقاطعة UART/I2C، مثل عرض التنبيه-بعد تلقي إطار بيانات محدد
حالة سوار الذكية:
اكتشاف إجراءات الإيماءات باستخدام مقياس التسارع (LIS3DH)
عند اكتشاف رفع المعصم، قم بتنشيط وحدة MCU من خلال دبوس INT
يتم التحكم في تأخير الاستيقاظ خلال 50 مللي ثانية، دون علم المستخدم
3. الحماية الكهروستاتيكية والقوة في التوقيت
متطلبات خاصة لوضع السكون:
أثناء فترة إيقاف التشغيل-، من الضروري الحفاظ على التشغيل العادي للصمام الثنائي للحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD).
صمم دائرة التحكم في التوقيت لضمان تشغيل VGH/VGL بعد أكثر من 5 مللي ثانية من AVDD
قامت لوحة أدوات معينة في السيارة بخفض معدل الطاقة غير الطبيعية من 3% إلى 0.1% عن طريق إضافة دائرة تأخير RC
3، تحسين البرمجيات: تنفيذ استراتيجية النوم الذكي
1. تصميم ظروف تحفيز النوم
السيناريو النموذجي:
النوم المحدد بوقت: على سبيل المثال، يقوم عداد المياه الذكي بتحديث البيانات كل 30 ثانية وينام بقية الوقت
عدم نشاط المستخدم: يدخل الجهاز الطبي المحمول في وضع السكون بعد دقيقة واحدة دون تشغيل الزر
عتبة البطارية المنخفضة: فرض النوم العميق عندما ينخفض جهد البطارية إلى أقل من 3.6 فولت
2. عملية التكوين لوضع السكون
الخطوات القياسية:
احفظ حالة العرض الحالية في Flash
إيقاف تشغيل الإضاءة الخلفية (BL_VDD=0)
إيقاف تحديث البيانات (تجميد HSYNC/VSYNC)
تقليل تردد الساعة (PLL_FREQ=32 كيلو هرتز)
قم بقطع مصدر الطاقة عن AVDD/VGH/VGL
تدخل MCU في وضع الطاقة-المنخفض (مثل وضع الإيقاف لـ STM32)
3. تنبيه آلية معالجة النشر-.
العمليات الرئيسية:
إعادة تهيئة معلمات العرض (التباين، وضع الألوان، وما إلى ذلك)
استعادة آخر محتوى معروض (قراءة من Flash أو RAM)
مزامنة ساعة النظام (تجنب انحراف الوقت)
حالة محطة لوجستية: ضغط وقت التنشيط وإعادة السحب من 200 مللي ثانية إلى 30 مللي ثانية عن طريق تخزين المخزن المؤقت للعرض مسبقًا
4، تحليل حالة التطبيق النموذجي
الحالة 1: مقياس التدفق الكهرومغناطيسي الذي يعمل بالبطارية
المتطلبات: عمر البطارية 6 سنوات (بطارية ليثيوم 3.6 فولت/19 أمبير)
حل:
حدد شاشة TFT-LCD منخفضة الطاقة للغاية (تيار التشغيل 15 مللي أمبير، تيار السكون 0.5 μ A)
تصميم نظام طاقة مزدوج: يقوم مصدر الطاقة الرئيسي بشحن المكثف الفائق، بينما يحافظ المكثف الفائق على RTC أثناء وضع السكون
استراتيجية التنفيذ:
استيقظ كل 10 ثوانٍ، وقم بتحديث بيانات حركة المرور وعرضها لمدة ثانيتين
وفي أوقات أخرى، أدخل في وضع السكون العميق واقطع جميع مصادر الطاقة غير الأساسية
التأثير: تم تقليل متوسط استهلاك الطاقة للجهاز بأكمله من 85 ميجاوات إلى 0.8 ميجاوات، ووصل عمر البطارية إلى 7.2 سنوات
الحالة 2: جهاز تشخيص بالموجات فوق الصوتية المحمولة
المتطلبات: تشغيل متواصل لمدة 8 ساعات (بطارية ليثيوم - أيون 7.4 فولت/4400 مللي أمبير في الساعة)
حل:
اعتماد شاشة LCD عاكسة (لا تحتاج إلى إضاءة خلفية، وتقليل استهلاك الطاقة بنسبة 80%)
تنفيذ وضع السكون الديناميكي:
عرض الاستيقاظ عندما يتصل المسبار بجسم الإنسان
بعد 5 ثوانٍ من مغادرة المسبار، يدخل في وضع السكون
إبقاء وحدة الاتصال نشطة أثناء النوم (تلقي الأوامر عن بعد)
التأثير: تم تقليل استهلاك الطاقة لوحدة العرض من 220 ميجاوات إلى 15 ميجاوات، وتم زيادة عمر البطارية الإجمالي ثلاث مرات
5، تقنيات التحسين المتقدمة
1. تقنية التنبيه الجزئي للمنطقة-.
قم بتقسيم الشاشة إلى مناطق متعددة وقم بتنشيط المناطق التي تحتاج إلى التحديث فقط
قام قارئ كتب إلكترونية معين- بتقليل استهلاك طاقة التحديث من 12 ميجاوات إلى 3 ميجاوات من خلال هذا الحل
2. خوارزمية النوم التكيفية
التعلم بناءً على عادات الاستخدام: قم بحساب تردد مشاهدة المستخدم وضبط حد النوم ديناميكيًا
بعد استخدام شاشة التحكم المركزية في المنزل الذكي، انخفض متوسط تكرار الاستيقاظ اليومي-بنسبة 65%
3. ذاكرة تخزين مؤقت للعرض منخفضة الطاقة
دمج SRAM كذاكرة تخزين مؤقت للعرض داخل MCU
الحفاظ على المحتوى المخزن مؤقتًا أثناء النوم والإخراج مباشرة بعد الاستيقاظ
نجح جهاز HMI صناعي معين في تقليل وقت الاستيقاظ-من 120 مللي ثانية إلى 15 مللي ثانية من خلال هذا الحل
