Resumen: La relación de contraste percibido de un teléfono celular pantalla LCD se puede mejorar mediante el uso dinámico de retroiluminación LED de visualización de vídeo mejorada. Esta nota de aplicación describe cómo añadir instantánea de ancho de pulso (PWM) de control de intensidad a un controlador existente LED, utilizando el MAX6948B como un ejemplo.
Una versión similar de este artículo apareció en el 05 de mayo 2011 cuestión de la electronica .
Retroiluminados pantallas de cristal líquido (LCD) se encuentran en muchos productos de consumo que van desde minúsculos teléfonos móviles hasta televisores de gran tamaño. Sin embargo, hay muchas quejas a menudo alrededor de la relación de contraste, particularmente el nivel de negro. Dado que las pantallas LCD requieren una luz de fondo para la iluminación, el nivel de negro, que es la ausencia de luz, no acaba de parecer natural.Retroiluminación dinámica permite la posibilidad de personalizar la retroiluminación LCD pantallas para aumentar el ratio de contraste mediante la variación de la intensidad de la retroiluminación. Con más dispositivos portátiles capaces de reproducir archivos de vídeo, ofreciendo una experiencia de mejora de la visión es un punto clave de venta.
En la actualidad, los televisores LCD y dispositivos móviles emplean típicamente borde de la pantalla-luz de fondo estáticas llevadas a cabo con cátodo frío-las lámparas fluorescentes ( CCFL ) o LED. Sin embargo, las futuras grandes superficies de alta calidad con retroiluminación LED LCD TV tendrá la pantalla dividida en varias filas y columnas de celdas, con cada célula compuesta por grupos de RGB LED Clusters. Por controlar independientemente la salida de luz de cada celda (basado en el contenido de la imagen), dinámica retroiluminación mejora la relación de contraste de la imagen. Como los costos de luz de fondo y el conductor desciende, la nueva generación de televisores de gama alta podría aplicar el control dinámico de cada grupo de LED RGB dentro de una celda de una aún más fino grano de control de la retroiluminación. Todo lo que el sistema tiene que hacer es controlar el contenido de vídeo y alimentar una señal de control para el controlador de luz de fondo para ajustar dinámicamente el LED de brillo en cada celda.
Para un teléfono celular pantalla LCD, la división de la pantalla pequeña en filas y columnas de celdas no es necesario. Sin embargo, la luz de fondo también pueden aprovechar el "espionaje" del contenido de vídeo para ajustar dinámicamente el brillo de acuerdo a la intensidad media de la pantalla de vídeo en ese momento en particular para mejorar la experiencia visual. Esta técnica también podría extenderse teléfono celular autonomía de las pilas ya que la retroiluminación no tenga que operar en su brillo máximo cada vez que se reproduce un vídeo.
LED de los conductores con iluminación de fondo (como la MAX6948B y muchos otros) tiene una interna de ancho de pulso (PWM) bloque que controla la intensidad de los LEDs conectados de acuerdo a las órdenes de un teléfono celular de banda del controlador a través de una interfaz en serie , tales como I ² C . El controlador de banda base puede utilizar el bloque PWM interno del controlador para ajustar dinámicamente la luz de fondo como la respuesta al pulsar las teclas de un usuario o para los cambios de luz ambiente. Sin embargo, la velocidad de comunicación limitada y el retraso causado por la sobrecarga de protocolo de la interfaz en serie sin duda, eliminar el uso del controlador de la interna de bloque PWM de un controlador LED de retroiluminación dinámica correspondiente al contenido de vídeo.
La variación de la intensidad de la retroiluminación que corresponde al contenido de vídeo requiere una señal PWM cuyo deber cambios en el ciclo de forma dinámica con el contenido de vídeo. Esta señal PWM puede ser generado de acuerdo con el nivel de intensidad media de cada cuadro de vídeo existentes utilizando circuitos de procesamiento de señales de banda base en el interior del controlador de un teléfono celular. La señal PWM puede ser enviado a una luz de fondo LED conductor a través de un propósito general I / Ω ( GPIO ) pasador del controlador de banda base.
Un controlador de LED a continuación, tiene que traducir esta señal externa PWM correspondientes directamente a las variaciones de la intensidad del LED de nivel sin causar interferencia tanto a su interior de función PWM ajusta a través de la interfaz serie, también por el controlador de banda base. Por ejemplo, una señal externa PWM ciclo de trabajo de 50% no causa ningún cambio de intensidad a dicho conjunto por el interior de bloques de PWM, una señal PWM de menos de 50% ciclo atenúa la intensidad mientras que más de 50% ilumina.
Aunque no hay un pin de entrada especial para aceptar este externa señal PWM para muchos conductores de LED, tales como la MAX6948B, la intensidad adicional de control PWM para retroiluminación dinámica todavía puede lograrse mediante la adición de un par de componentes de sus circuitos de aplicación típicos. Vamos a examinar cómo agregar el control externo de intensidad PWM para complementar un dispositivo interno de PWM para control de retroiluminación dinámica. En este ejemplo, la señal de luz de fondo de control adicional es generado por un pin de E / Ω de un microcontrolador. Sin embargo que la señal podría representar la salida de un sensor de luz en movimiento o circuitos que analiza el contenido de la pantalla. El MAX6948 LED blanca (WLED) conductor sirve como dispositivo de ejemplo. Este controlador fue diseñado para operar en los teléfonos móviles, pero el concepto se puede aplicar a cualquier sistema con una pantalla LCD.
El conductor WLED MAX6948B acepta voltajes de entrada estándar entre 2.7V a 5.5V y aumenta la salida de voltaje de hasta 28V para conducir la luz de fondo. A pesar de este chip fue diseñado para conducir la luz de fondo de un teléfono celular, la técnica para añadir externa PWM para control dinámico de la luz de fondo puede ser utilizado con televisores LCD, PDA, ordenadores portátiles, o casi cualquier pantalla con retroiluminación LED. Una resistencia externa, R B , establece la intensidad de la retroiluminación de pico ( Figura 1 ). Cuanto mayor sea la resistencia, menor es la corriente de pico y, por tanto, menor será la intensidad de luz de fondo. Sin embargo, mediante la adición de un transistor (Q1) y una segunda resistencia (R B2 ), se puede modular la resistencia para cambiar el brillo de la retroiluminación sin cambiar el interior de PWM.
El chip internamente genera la señal PWM que determina la intensidad del LED sobre la base de los comandos enviados desde el host a través de un puerto I ² C. El impulso de salida del chip que lleva a los WLEDs puede ser plenamente, totalmente apagado, o PWMed con resolución de 10 bits (1024 pasos). La corriente máxima se decide por la resistencia de retroalimentación, R B . Si R B es 3.3Ω, la corriente máxima a través de los LED es de aproximadamente 30 mA (V FB / R B = 100mV/3.3Ω 
30mA). Si R B es 30Ω, la corriente máxima es de aproximadamente 3.3mA. La regulación de voltaje, V FB , se mantiene estable en alrededor de 100 mV y controla la corriente máxima que es impulsado a través de los WLEDs. Mediante la modulación de la resistencia de retroalimentación, el control adicional de la intensidad WLED se puede lograr.
30mA). Si R B es 30Ω, la corriente máxima es de aproximadamente 3.3mA. La regulación de voltaje, V FB , se mantiene estable en alrededor de 100 mV y controla la corriente máxima que es impulsado a través de los WLEDs. Mediante la modulación de la resistencia de retroalimentación, el control adicional de la intensidad WLED se puede lograr.
Figura 1. Circuito utilizado para aplicar externa de control PWM con el conductor WLED MAX6948B. PWM de un microcontrolador a 5 kHz se aplica con ciclos de trabajo de 0 a 100%.
En este ejemplo una señal de control PWM es generado por un MAXQ2000 microcontrolador, que está en una junta evalution se muestra en la Figura 2 . Los rangos de control PWM de señal de 0 V a 3,3 V; la frecuencia es 5kHz; el ciclo de trabajo se puede ajustar desde 0% a 100%. El MAX6948B también está montado sobre una placa de evaluación y un Vishay ® SI4800BD n-FET transistor (Q1) modula la resistencia de retroalimentación. Para aplicaciones de telefonía móvil, un tamaño más pequeño de n-FET transistor con un bajo drenaje-fuente de resistencia, RDSON, se puede utilizar, de lo contrario la resistencia de R B se puede reducir para compensar la RDSON más grande. Debido a la baja frecuencia de PWM 5kHz cambio, la carga de puerta tiene un efecto insignificante cuando los conductores de la MAXQ2000 se utilizan. El consumo de energía del transistor es insignificante debido a las pérdidas de conmutación son bajos y el paso de corriente media a través de ella es también baja.
Más de la imagen más detallada. (PDF, 3MB) Figura 2. El kit de evaluación MAXQ2000 (derecha) genera la señal de control PWM. El kit de evaluación MAX6948 (izquierda) tiene un extra añadido FET para controlar dinámicamente la iluminación.
Resultados de la prueba
Las formas de onda en la figura 3 fueron capturados utilizando una sonda de corriente, y mostrar las corrientes que pasan por los WLEDs de la serie. Función interna El MAX6948B de PWM estaba encendida y su ciclo de trabajo se establece en 50%. Figura 3a muestra la corriente del LED con un ciclo de trabajo externo de PWM de 15%; Figura 3b muestra la corriente con un ciclo de trabajo externo de 85%, y 3c Figura muestra el efecto de la externa PWM en la corriente a través de los WLEDs en serie.
Los datos muestran que, debido a la constante de tiempo y el comportamiento de realimentación del MAX6948B, el nivel actual LED no se conecta entre el nivel más bajo de corriente determinada por la resistencia de 30Ω y el nivel más alto determinado por la resistencia 3.3Ω. La amplitud media y el cambio de swing PWM de acuerdo con los externos PWM ciclo de trabajo de configuración.
La externa de control PWM en este caso se entrega al cambiar la resistencia instantánea y media del transistor n-FET. Esto, a su vez, cambia la corriente que pasa a través de los LED serie. Hay dos hechos importantes a tener en cuenta acerca de esta configuración. En primer lugar, el exterior de frecuencia PWM 5kHz es mucho mayor que la frecuencia interna de 125Hz. En segundo lugar, la externa de control PWM está también la regulación de la porción de CC de la corriente del LED. Debido a estas dos características, la solución se evita la común "paliza" problema asociado al control de la intensidad de dos PWM. Externo de control PWM de ciclos de trabajo más variados ha sido aplicada con PWM internos de 0% a 100%, y el control externo es eficaz. No paliza que se observa en diferentes ciclos de trabajo de configuración.
La Figura 3a. LED de corriente con un 15% ciclo de servicio externa PWM.
La Figura 3b. LED actual con un 85% ciclo eterno deber PWM.
La figura 3c. Los detalles de los efectos externos PWM.
La luminiscencia de un LED varía linealmente con la corriente directa sobre una sección limitada. Figura 4 parcelas de la intensidad luminosa WLED contra corriente directa para la Kingbright WLED utilizado en la placa MAX6948 EV.Modulación R B resistencia entre 3.3Ω y 30Ω produce una corriente directa entre 30mA y 3.3mA. La relación de corriente a la luminiscencia en la región entre 3 mA a 30 mA está cerca lineal , como muestra la Figura 4. Un 0% ciclo externo deber de PWM produce la intensidad luminosa a 3 mA, y un ciclo de trabajo 100% a 30 mA. Estos resultados suponen que el interior de la intensidad de PWM está completamente abierta. El nivel de intensidad puede ser ajustada a la baja con el control interno del dispositivo PWM mediante el uso de I ² C comandos PWM.
Figura 4. Luminiscencia y la relación actual.
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