Überlegungen zur Steuerung von LED-Hintergrundbeleuchtungen auf TFT-LCDs im Design

Eine LED-Hintergrundbeleuchtung (Leuchtdiode) ist ein notwendiger Bestandteil von Farb-TFT-LCDs (Dünnschichttransistoren), die für die notwendige Beleuchtung sorgen. Das Fahren einer LED-Hintergrundbeleuchtung kann eine schwierige Aufgabe sein, da sie ein gründliches Verständnis der elektrischen und elektronischen Prinzipien erfordert. In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie eine LED-Hintergrundbeleuchtung für ein Farb-LCD mit Strom versorgen. Bevor wir fortfahren, ist es wichtig, die verschiedenen Arten von Hintergrundbeleuchtungen zu verstehen, die in TFT-LCDs verwendet werden.

1. Verschiedene Arten von Hintergrundbeleuchtungen:

Kaltkathoden-Leuchtstofflampen (CCFL) Hintergrundbeleuchtung: Um Licht zu erzeugen, wird bei dieser Art von Hintergrundbeleuchtung eine mit Gas gefüllte Röhre verwendet.

LED-Hintergrundbeleuchtung: Bei dieser Art von Hintergrundbeleuchtung wird eine Reihe von LEDs verwendet, um Licht zu erzeugen.

Aufgrund ihres hohen Stromverbrauchs und ihres geringen Wirkungsgrads werden CCFL-Hintergrundbeleuchtungen heutzutage nur noch selten verwendet. LED-Hintergrundbeleuchtungen verbrauchen weniger Energie, sind kostengünstiger und haben eine längere Lebensdauer. In diesem Artikel wird nur das Fahren mit LED-Hintergrundbeleuchtung behandelt.

2. Die Grundlagen verstehen

Bevor wir uns mit den Besonderheiten der Ansteuerung einer LED-Hintergrundbeleuchtung für ein Farb-LCD befassen, ist es wichtig, die Grundlagen zu verstehen. Eine Leuchtdiode (LED) ist ein Halbleiterbauelement, das Licht emittiert, wenn ein elektrischer Strom durch es fließt. Die von der LED abgegebene Lichtmenge wird durch den durch sie fließenden Strom bestimmt. Die Anoden- und Kathodenanschlüsse befinden sich an der LED. Durch die LED fließt Strom und sie gibt Licht ab, wenn eine positive Spannung an die Anode und eine negative Spannung an die Kathode angelegt wird.

3. Techniken zum Ansteuern von LED-Hintergrundbeleuchtungen

LED-Hintergrundbeleuchtungs-Fahrtechniken werden in drei Typen eingeteilt:

Konstantstromansteuerung (cc): Ein Widerstand wird verwendet, um den Stromfluss durch die LED-Hintergrundbeleuchtung konstant zu halten. Diese Methode ist unkompliziert und zuverlässig, aber sie kann eine hohe Spannung erfordern, um die gewünschte Helligkeit zu erreichen.

Angetrieben durch Pulsweitenmodulation (PWM) wird der Strom, der durch die LED-Hintergrundbeleuchtung fließt, moduliert, indem die Impulsbreite der an die Hintergrundbeleuchtung angelegten Spannung variiert wird. Im Vergleich zum CC-Fahren ist diese Methode energieeffizienter und kann eine höhere Helligkeit erreichen.

Konstantstrom-Boost-Schaltnetzteil (smpsLED): Ein Boost-Regler hält bei dieser Technik den Strom durch die LED-Hintergrundbeleuchtung konstant. Der Boost-Regler erzeugt die notwendige Hochspannung der LEDs in Reihe und hält dabei einen konstanten Stromfluss unter Verwendung der Energieeffizienz von PWM aufrecht.

4. Entwicklung der Treiberschaltung für die LED-Hintergrundbeleuchtung

Die Treiberschaltung für die LED-Hintergrundbeleuchtung ist für die Steuerung des durch die LED fließenden Stroms verantwortlich. Die Treiberschaltung sollte so ausgelegt sein, dass sie die LED vor übermäßigem Strom schützt, der sie beschädigen kann. Die Treiberschaltung sollte so ausgelegt sein, dass sie die LED unabhängig von Eingangsspannung oder Temperaturschwankungen mit einem konstanten Strom versorgt.

Der erste Schritt besteht darin, herauszufinden, welche Spannung und welchen Strom die LED-Hintergrundbeleuchtung benötigt. Dies wird durch die Art der verwendeten LEDs und die gewünschte Helligkeit bestimmt. Klicken Sie hier für das Ips Tft Lcd Display.

5. Implementierung der Treiberschaltung für die LED-Hintergrundbeleuchtung

Die Auswahl geeigneter Komponenten wie Widerstände, Kondensatoren und Transistoren ist für die Implementierung der Treiberschaltung für die LED-Hintergrundbeleuchtung erforderlich. Die Treiberschaltung kann mit einer Vielzahl von Techniken implementiert werden, aber für diese Diskussion werden SMPs verwendet.

5.1 Die ersten Schritte sind wie folgt:

Ermitteln Sie die Anforderungen an die Spannung und den Strom der LED-Hintergrundbeleuchtung anhand der Displayspezifikation oder des Datenblatts.

Wählen Sie einen Treiber-IC, der mit der LED-Hintergrundbeleuchtung des TFT-LCDs kompatibel ist.

Um die Sicherheit der Hintergrundbeleuchtung zu gewährleisten, sollte der Treiber-IC über integrierte Schutzfunktionen wie Überspannungsschutz, Überstromschutz und Übertemperaturschutz verfügen.

Die Ausgangsspannung des Treiber-ICs sollte größer sein als die maximale Spannung der LED-Hintergrundbeleuchtung.

Die maximale Schaltstromgrenze sollte größer sein als die Stromanforderungen der LED-Hintergrundbeleuchtung.

Die Begrenzung des Schaltstroms kann je nach Spannungseingang des Treibers variieren.

Wählen Sie den richtigen Induktor. Es ist entscheidend für den Betrieb der Boost-SMPs. Berücksichtigen Sie folgende Parameter:

Verwenden Sie die Schaltfrequenz aus dem Datenblatt des Treiber-ICs.

Definieren Sie die Spannungen am Ein- und Ausgang.

Legen Sie das Tastverhältnis fest.

Berechnen Sie den maximalen Laststrom.

Gehen Sie von einem Rippelstrom von 10–30% aus

.

Berechnen Sie den Induktivitätswert.

Berechnen Sie den Spitzenstrom.

Berechnen Sie den Effektivstrom.

Wählen Sie abschließend die Induktivität aus.

Die Wahl der richtigen Induktivität für einen Konstantstrom-Aufwärtsregler, der in der LED-Hintergrundbeleuchtung verwendet wird, ist entscheidend für den ordnungsgemäßen Betrieb und die Effizienz der Schaltung. Bei der Auswahl einer Induktivität sind folgende Faktoren zu berücksichtigen:

Der Induktivitätswert der Induktivität ist ein wichtiger Parameter, der zu berücksichtigen ist, da er die Stromwelligkeit in der Schaltung beeinflusst. Der Wert der Induktivität sollte so gewählt werden, dass die Stromwelligkeit in einem akzeptablen Bereich liegt, der typischerweise zwischen 10 % und 30 % des maximalen Ausgangsstroms liegt.

Der Nennsättigungsstrom der Induktivität sollte auf der Grundlage des maximalen Stroms (Spitzenstrom) gewählt werden, der durch die Induktivität fließt. Der Sättigungsstrom gibt den maximalen Strom an, den eine Induktivität verarbeiten kann, bevor ihr Induktivitätswert zu sinken beginnt. Ein höherer Sättigungsstrom bietet einen besseren Überstromschutz.

Der Gleichstromwiderstand der Induktivität beeinflusst den Wirkungsgrad der Schaltung, da er zu Leistungsverlusten in Form von Wärme beiträgt. Ein geringerer Gleichstromwiderstand bedeutet geringere Leistungsverluste und einen höheren Wirkungsgrad.

Die physikalische Größe der Induktivität ist ein wichtiger Aspekt, insbesondere beim Entwerfen von Schaltkreisen mit begrenztem Platz auf der Leiterplatte. Die physikalische Größe der Induktivität sollte so gewählt werden, dass sie in den verfügbaren Platz auf der Leiterplatte passt.

Preis: Die Kosten der Induktivität sind ebenfalls ein wichtiger Aspekt, da sie sich auf die Gesamtkosten der Schaltung auswirken. Berücksichtigen Sie als Ingenieur den Kompromiss zwischen den Kosten und den Leistungsspezifikationen der Induktivität, um eine Induktivität auszuwählen, die die Designanforderungen zu einem erschwinglichen Preis erfüllt.

5.2 Folgende Schritte im Designprozess sind:

Die Schaltfrequenz des Boost SMPS ist wichtig für seinen Wirkungsgrad und seine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). Höhere Schaltfrequenzen führen in der Regel zu einem höheren Wirkungsgrad, erfordern jedoch möglicherweise eine zusätzliche EMI-Filterung. In der Regel schränkt der Treiber dies ein.

Der Boost-SMPS-Schalter sollte basierend auf der maximalen Eingangsspannung, dem Ausgangsstrom und der Schaltfrequenz ausgewählt werden. MOSFETs und IGBTs sind eine beliebte Wahl.

Erstellen Sie die Rückkopplungsschleife, die zur Steuerung des Ausgangsstroms der Boost-SMPS verwendet wird. Zur Messung des Ausgangsstroms wird in der Regel ein Strommesswiderstand verwendet, und ein Steuerkreis passt das Tastverhältnis des Schalters an, um den gewünschten Ausgangsstrom aufrechtzuerhalten. Der Treiber verarbeitet den Großteil dieser Funktionalität intern.

Wählen Sie die Kondensatoren für den Ein- und Ausgang aus. Die Kondensatoren in den Boost-SMPS werden zur Energiespeicherung und zum Filtern von Rauschen verwendet. Der Eingangskondensator sollte auf der Grundlage der Eingangsspannung und des Welligkeitsstroms ausgewählt werden, der Ausgangskondensator auf der Ausgangsspannung und der Restelspannung.

6. Testen der Treiberschaltung für die LED-Hintergrundbeleuchtung

Es ist wichtig, die Treiberschaltung für die LED-Hintergrundbeleuchtung nach der Implementierung zu testen, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktioniert. Während des Tests werden der durch die LED fließende Strom, die Spannung über der LED und die Temperatur der LED gemessen. Die Temperatur der Treiberschaltung sollte ebenfalls bewertet werden, um sicherzustellen, dass sie die Auslegungsgrenzen nicht überschreitet. Um den Wirkungsgrad zu verbessern, den thermischen Anstieg zu reduzieren oder das Geräuschpegel zu reduzieren, muss das Design möglicherweise durch Anpassung der Komponentenwerte oder Änderung der Parameter der Rückkopplungsschleife optimiert werden.

7. Fazit

Ein gründliches Verständnis der elektrischen und elektronischen Prinzipien, die bei der Ansteuerung einer LED-Hintergrundbeleuchtung für ein Farb-LCD erforderlich sind, ist erforderlich. Zu den Schritten, die zum Ansteuern einer LED-Hintergrundbeleuchtung für ein Display erforderlich sind, gehören die Auswahl der LED-Hintergrundbeleuchtung, das Entwerfen der Treiberschaltung für die LED-Hintergrundbeleuchtung, die Implementierung der Treiberschaltung und das Testen der Schaltung. Wenn Sie diese Schritte befolgen, können Sie eine effiziente und zuverlässige Treiberschaltung für die LED-Hintergrundbeleuchtung für ein farbiges TFT-LCD erstellen.