마더 보드에서 LCD 화면 PMW 디밍을 구현하는 방법

      LCD 화면의 PWM (펄스 폭 변조) 디밍은 백라이트 소스의 듀티 사이클을 조정하여 밝기 제어를위한 일반적인 솔루션입니다. 이 방법의 핵심은 마더 보드에 특정 주파수 및 듀티 사이클을 갖는 PWM 신호를 생성 하여이 신호주기에 따라 백라이트 회로 (일반적으로 LED 백라이트)가 켜고 끄도록합니다. 이 방법은 인간의 눈의 시력 지속성을 활용하여 부드러운 밝기 조정을 달성합니다. Shenzhen Hongjia 기술 엔지니어는 수년간의 R & D 경험을 활용하여 엔지니어의 참조를위한 다음 디자인 아이디어를 제공합니다.

A. PMW 디밍의 기본 원리

액정 디스플레이 (LCD)는 빛 자체를 방출하지 않습니다. 대신, 그들은 백라이트 소스 (주로 LED)에 의존하여 빛을 제공합니다. PWM Dimming은 백라이트 켜기 및 오프 타임 (듀티 사이클)의 비율을 제어하여 평균 밝기를 조정합니다.

· PWM 듀티 사이클이 100%인 경우 백라이트가 항상 켜져있어 최대의 밝기를 달성합니다.

· 듀티 사이클이 감소함에 따라주기의 일부에 대해서만 백라이트가 켜져있어 평균 밝기가 감소합니다.

· 인간의 눈은 시력의 지속성 (초당 약 24 프레임)으로 인해 고주파 깜박임 (일반적으로> 200Hz)을 인식 할 수 없으므로 부드러운 디밍을 달성합니다.

B. 마더 보드 PWM 신호 생성

마더 보드는 일반적으로 메인 제어 칩 (예 : MCU, SOC 또는 전용 백라이트 컨트롤러)에 의해 구현되는 안정적이고 조절 가능한 PWM 신호를 제공해야합니다. 특정 단계는 다음과 같습니다.

1. 메인 제어 칩 선택

· PWM 컨트롤러가 통합 된 MCUS/SOC : 여기에는 ARM Cortex-M Series (STM32), 휴대 전화 액세스 포인트 (예 : Qualcomm Snapdragon) 및 TV 컨트롤러 (예 : Mediatek MTK)가 포함됩니다. 이 MCUS/SOC에는 통합 된 PWM 생성기 모듈이있어 주파수, 듀티 사이클 및 극성과 같은 매개 변수의 소프트웨어 구성이 가능합니다.

전용 백라이트 드라이버 IC : 마더 보드가 백라이트를 구동하기 만하면 경우 PWM 제어가 통합 된 백라이트 드라이버 IC (예 : TI의 TPS61088 또는 NXP의 PCA9685)는 회로 설계를 단순화 할 수 있습니다.

2. PWM 매개 변수 구성

주파수 선택 : 밝기 부드러움과 간섭 사이에 균형이 닿아 야합니다. 너무 낮은 주파수 (<200Hz)는 눈에 띄는 깜박임을 유발할 수 있습니다. 너무 높은 주파수 (> 20kHz)는 스위칭 손실을 증가시키고 잠재적으로 오디오 회로를 방해 할 수 있습니다. 공통 범위 : 100Hz-20KHz (TVS/모니터는 일반적으로 1-10kHz를 사용하고 휴대 전화는 일반적으로 200Hz-1KHz를 사용합니다).

듀티 사이클 범위 : 일반적으로 0% -100%는 0에서 최대의 밝기에 해당합니다. 이는 낮은 듀티 사이클에서 밝기 비선형 성을 피하기 위해 백라이트 드라이버 회로의 선형성과 일치해야합니다.

해상도 : 듀티 사이클 조정 정확도 (예 : 8 비트 → 256 레벨, 10 비트 → 1024 레벨)는 밝기 조정의 미세를 결정합니다 (휴대 전화/TV는 일반적으로 ≥8 비트가 필요).

C. PWM 신호 전송 백라이트 드라이버 회로로 전송

마더 보드에 의해 생성 된 PWM 신호는 유선 연결을 통해 백라이트 드라이버 보드 (또는 마더 보드에 직접 통합 된 백라이트 회로)로 전송해야합니다. 다음과 같은 문제를 고려해야합니다.

1. 신호 무결성

· 단거리 변속기 (예 : 마더 보드 및 백라이트 보드는 인접 해 있습니다) : 표준 PCB 트레이스 사용 (임피던스 제어는 필요하지 않음)이지만 고주파 신호 (예 : LVD 및 EDP)와 평행하게 실행되지 않도록 Crosstalk를 방지하십시오.

· 장거리 변속기 (예 : 랩톱 스크린 케이블) : 차폐 케이블 (예 : 동축 케이블) 또는 차동 케이블 (예 : LVD)을 사용하고 추적 길이를 최소화하여 PWM 신호 감쇠 또는 왜곡을 피하십시오.

2. 레벨 매칭

마더 보드의 PWM 레벨 출력 (예 : 3.3V CMO)은 백라이트 드라이버 IC의 입력 레벨과 호환되어야합니다. 드라이버 IC에 5V로 구동되는 경우 레벨 변환이 필요할 수 있습니다 (예 : 74LVC 시리즈 로직 칩 사용).

3. 격리 보호

백라이트 회로와 마더 보드 사이에 높은 전압이있는 경우 (예 : 콜드 캐소드 형광등 (CCFL)은 고전압이 필요하고 LED 백라이트는 대부분 저전압이 필요), 옵토 커 커플러 (예 : HCPL-0723)를 사용하여 접지 루프를 분리하고 PWM 신호를 간섭하는 것을 방지해야합니다.

D. 백라이트 드라이버 회로 설계 (PWM 신호 출력 단계)

PWM 신호는 드라이버 회로가 LED에 필요한 전류/전압으로 변환해야합니다. 핵심 기능은 PWM 듀티 사이클을 LED의 평균 전류로 변환하는 것입니다. 일반적인 회로에는 일정한 전류 드라이브 + PWM 변조 아키텍처가 포함되며 다음 구성 요소가 포함됩니다.

1. 부스트/벅 컨버터

LED 백라이트에는 안정적인 전류가 필요합니다 (예 : 문자열 당 350ma ~ 2A). 마더 보드 전원 공급 장치는 일반적으로 5V/12V이므로 DC-DC 컨버터가 전압을 조정해야합니다.

부스트 회로 : 직렬로 LED의 총 전압이 마더 보드 전원 공급 장치 전압 (예 : 여러 LED가 직렬로 연결된 경우)을 초과하면 부스트 칩 (예 : TI TPS61020)이 사용됩니다.

벅 회로 : LED 전압이 마더 보드 공급 전압 (예 : 단일 저전압 LED)보다 적은 경우 스텝 다운 IC (예 : TI TPS5430)가 사용됩니다.

2. PWM 변조 모듈

드라이버 IC는 마더 보드 PWM 신호를 수신하고 듀티 사이클에 따라 출력 전류를 조정해야합니다. 일반적인 솔루션 :

통합 된 PWM 제어 기능이있는 드라이버 IC : 예를 들어 Maxim Max16834 및 NXP PCA9685와 같은 드라이버 IC는 마더 보드 PWM 신호를 LED 전류 변조로 직접 변환하는 통합 된 PWM 비교기를 갖습니다 (추가 구성 요소 필요 없음).

개별 솔루션 : 트랜지스터/MOSFET을 사용하여 PWM 스위치 회로를 구축합니다 (예 : MOSFET을 전자 스위치로 사용하여 PWM 신호가 켜기/끄기를 제어하여 평균 LED 전류를 조정합니다).

3. 현재 샘플링 및 피드백 (일정한 전류 제어)

안정적인 밝기를 보장하려면 LED 전류를 샘플링하고 일정한 전류 규정을 위해 운전자 IC에 페이스를 돌려야합니다.

샘플링 저항 (예를 들어, 0.1Ω ~ 1Ω)은 LED 회로와 직렬로 연결되고 샘플링 된 전압은 OP AMP (예 : TI INA219)에 의해 증폭된다.

드라이버 IC는 샘플링 된 전압을 기준 전압과 비교하고 PWM 듀티 사이클 또는 스위치의 온전성을 조정하여 일정한 전류를 유지합니다 (온도 변동으로 인한 LED 밝기 드리프트를 방지하기 위해).

F. 주요 매개 변수 및 고려 사항

1. 주파수 간섭 : PWM 주파수는 전자기 간섭 (EMI) 및 스크린 왜곡을 방지하기 위해 디스플레이 신호 (예 : LVDS의 75MHz-150MHz)의 픽셀 클록을 피해야합니다. RC 필터를 추가하여 고주파 노이즈를 필터링 할 수 있습니다 (예 : 100pf 커패시터를 PWM 신호 라인과 병렬로 연결).

2. 다중 채널 디밍 : 독립적 인 RGB 디밍이 필요한 경우 (예 : 고급 모니터의 경우) 마더 보드는 각각 빨간색, 녹색 및 파란색 LED 백라이트를 제어하기 위해 각각 3 개의 독립적 인 PWM 신호를 출력하여 더 넓은 색상과 색상 정확도를 달성해야합니다.

3. 소프트 스타트 및 보호 : 드라이버 회로에는 소프트 스타트 기능 (스타트 업 동안 순간적 전류 서지를 피하기 위해)과 통합 과전류 보호 (OCP), OVP (Overvoltage Protection) 및 OTP (Over -Voltage Protection) 및 OTP (Over Voltage Protection) 및 OTP (LED 또는 드라이버 IC의 손상을 방지해야합니다.

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