会社のニュース 超低電力マイクロディスプレイの電力と性能の最適化

携帯医療モニターやIoTセンサーハブを 設計するエンジニアにとってディスプレイは,しばしばコンパクトバッテリーに貯蔵されている貴重なエネルギーの最大の消費者である画面のサイズや解像度だけでなく 製品の使用寿命やユーザー体験を左右する 重要な電力予算決定です

この記事では,デザインの根本的な課題について説明します.バッテリー駆動装置の機能実行時間を最大化するために,そのマイクロディスプレイに先端の電力管理技術を実装する.実験をしますSFTO114JY-7422AN,1.14インチ TFT LCD モジュールからセーフ・テクノロジー・リミテッドユーザビリティを損なうことなく 電力効率を賢く管理する方法を示します

主要な課題: 電力制限システムにおける 電力需要のある部品としてのディスプレイ

SFTO114JY-7422ANのデータシートは,最適化戦略の基礎となる2つの主要な電源状態を明らかにします

1. アクティブモード:電流の電流VDD(論理) は8mA (典型) で,単一の白いLEDバックライトは20mA (典型) を引き出します.

2. スリープモード (スリープイン):VDD電流は急落し15 μA (タイプ)インターフェース (VDDIO)5 μA (タイプ).

システムデザイナーにとって問題は明らかです

• 500mAhのコインセルで電源を供給するデバイスでは,継続的な操作では,バッテリーを18時間.

• 単にディスプレイを完全にオンにしておくような無知な実装は,バッテリーの寿命が低下し,ユーザーの不満,頻繁な充電またはバッテリー交換サイクルをもたらすでしょう.

低電力ディスプレイを見つけるのではなく (効率が助かりますが)精密で多層の電力管理システムハードウェアが提供する低電力状態を 積極的に利用します

オプティマイゼーション・フレームワーク: 多層戦略

SFTO114JY-7422ANの仕様をガイドとして使って 階層的なアプローチを提案します

層1: ハードウェア中心の電源ゲートと制御

この層は,ディスプレイのハードウェア制御ピンと外部回路を使用して 静的な電力浪費を最小限に抑える.

• 完全睡眠モードを活用するほらST7789V ドライバーIC深く寝て内部オシレーター,スキャン回路,DC/DCコンバータが停止し,マイクロアンプに電流を削減します.firmware に自動タイムアウト を実装する. ユーザが活動しない期間 (例えば30秒) 経過すると,ホストMCUはSPI経由でSLEEP INコマンドを送信する.その後,任意にSPIピンをオフに電源または漏れを防ぐために高阻力状態に設定.

• インテリジェントバックライトディミング:バックライトは,支配的な電力消費者である.PWM (パルス幅調節)LEDドライバー回路の制御です.これは,周囲の光 (センサーを使用して) または文脈に基づいて明るさを動的に調整することができます.照明 を 100% から 50% に 減らす こと に よっ て,バックライト の 電流 が ほぼ 半分 に 減少 する こと が でき ますこのデータシートでは,通常,電池の使用時間を大幅に延長し,読み取れることを維持します.V_BL20mA の 3.0V の電圧は,PWM 制御に適した標準 LED ドライブを確認します.

• パワーレール管理:このモジュールはVDD(2.4~3.3V) とVDDIOネットワークの電圧の振動が減少します. ネットワークの電圧の振動は SPI の電圧の振動を減少します.SDA,SCL,RS,CS通信中に動的電力の消費量を低下させる.電源設計では高効率で低静電流のLDOやスイッチレギュレーターを使用することを確認してください.

レイヤ2: 固件駆動動動的コンテンツ管理

この層はディスプレイを更新するエネルギーのコストを削減することに焦点を当てています

• 部分表示更新 (サポートされている場合):このコンフィギュレーションのST7789Vは,一部の電子紙コントローラのように高度な部分更新をサポートしないかもしれませんが,フルフレーム更新を最小限に抑えることができます.画面をリフレッシュするときにのみ変化. 60 Hz の再描画を誘発するアニメ化された UI エレメントを実装することを避ける.静的またはゆっくり更新されたインターフェースははるかに効率的です.

• SPI通信を最適化する:フレームバッファの転送を迅速に完了するために,許容される最高SPIクロック速度を使用し,その後,低電力状態にMCUとSPI周辺機器を戻します.データが送信されるほど速く,システムが早く眠れるほど. 小さいコマンドを頻繁に送信するのではなく,グループ表示更新.

• 状態の認識を実装する:あなたのファームウェアは,ディスプレイの状態マシンを維持する必要があります:ACTIVE -> IDLE (バックライト暗く) -> SLEEP (SLEEP IN コマンド送信). ユーザのインタラクション (例えば,ボタンを押すかタッチイベント) は,終了コマンドとバックライトのランプアップのシーケンスを通じてディスプレイを目覚めさせます.

層3:システムレベルの建築決定

これはディスプレイのパワーに影響を与える 高レベルのデザインの選択を伴うものです

• ホスト MCU の選択:画面を極低消費電力のMCUと組み合わせます このMCUは深眠モードで 画面を更新し眠りに戻るには高度に最適化されるべきです.

• 触る の の 役割タッチスクリーン (CTP または RTP) を追加すると,消費電力が増加します.十分に実装された容量感触制御器は,低電力投票モードで動作し,触動時にのみ中断経由でシステムを目覚めさせることができます.始動デバイスの最大限の電力を節約するには,始動タッチセンサーの代わりに物理的なボタンを使ってディスプレイを目覚めさせてください.

• 電圧スケーリング:システム電池の電圧が時間とともに低下した場合 (例えば,単細胞のリチウムイオン電池では 4.2V から 3.0V まで),ディスプレイの電源調節器が全範囲に対応できるようにしてください.SFTO114JY-7422ANの幅広いVDD入力範囲 (2.4V〜3.3V) は,このような放出曲線に対応する.

影響 を 計算 する: 実用 的 な 例

シナリオ:200mAhのバッテリーを搭載したウェアラブルデバイスです

• 実施の不良:ディスプレイは常にアクティブ (28mA) バッテリー寿命 =200mAh / 28mA ≈ 7.1時間.

• 最適化された実装:ディスプレイは10% (2,8 mA平均) で,睡眠モードでは90% (0,015 mA平均) でアクティブです.重度の平均電流= (0.1 * 28mA) + (0.9 * 0.015mA) ≈2.8 mA.

• 結果:バッテリー寿命 =200mAh / 2.8mA ≈ 71時間 (ほぼ3日)この10倍の改善は 知的ファームウェアで達成できます

効率 を 犠牲 に し なかっ て も 触覚 を 増やす

SFTO114JY-7422ANはディスプレイ専用モジュールですが,インタラクティブなアプリケーションは一般的です.セーフ・テクノロジー・リミテッドパワーセンシティブな設計では:

• 抵抗感触 (RTP):押すまで電力を消耗しない シンプルで偶発的なやり取りに最適だ

• 低電源容量触覚 (CTP):"イオン"モードでより長いスキャンの間隔で構成され,有効なタッチ検出のみでメインMCUを目覚めさせ,全体的な電源予算を維持することができます.

結論: エネルギー管理の特徴

携帯やウェアラブル電子機器では バッテリーの寿命が重要なポイントです ディスプレイを受動的な部品ではなく 多重電源状態のアクティブサブシステムとして扱うことでエンジニアは デバイスの実行時間における 大きさの順番の改善を 解くことができます.

ほらSFTO114JY-7422AN 1.14インチ TFT LCD モジュール標準的なSPI制御インターフェースにより,このような洗練された電力管理を実装するための優れたハードウェアプラットフォームを提供します.その 仕様 に よれ ば,技術 者 たち は バッテリー の 寿命 を 正確 に モデル化 する ため に 必要 な 精確 な データ を 得 ます.

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