1 應(yīng)用簡報

引言

環(huán)顧四周，能看到多少臺顯示器？以您的電腦、手機(jī)、平板電腦、電視等為例。想想這些設(shè)備的顯示器在過去幾十年中是如何不斷改進(jìn)，從而滿足更大尺寸、更精細(xì)的分辨率和更高亮度的要求。隨著形狀因素和性能方面的復(fù)雜性增加，對熱管理的關(guān)注也隨之增加。

如果顯示器過熱并造成熱損壞，如圖 1-1 所示，其性能和壽命將受到嚴(yán)重影響。顯示器變熱的一個原因是其功耗，最終以熱量的形式消散。另一個原因是它們運(yùn)行時所處的環(huán)境?？赡苣碾娨暦旁诳照{(diào)室里，但一些汽車和工業(yè)顯示器可能在其壽命的大部分時間處于陽光直射下。

無論您設(shè)計的顯示器是哪種類型，正確使用溫度傳感器來保護(hù)其免受熱損壞是很重要的。傳感器能夠準(zhǔn)確測量顯示面板本身（LED 背光照明）和車載子系統(tǒng)的溫度，實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)采集，從而使控制器能夠做出更好的決策。根據(jù)這些準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，您可以精確地修改 LED 的溫度相關(guān)電流分布（稱為熱折返），調(diào)整圖像質(zhì)量，并僅在必要時通過節(jié)流或關(guān)閉來保護(hù)組件免受熱損壞。

與 NTC 熱敏電阻相比，新型溫度傳感器的進(jìn)步使得設(shè)計更簡單有效，尤其是在精度和長期可靠性方面。但是，由于有太多選擇，尋找合適的傳感器可能會比較耗時。為了節(jié)省您的時間，以下四種您可能不知道的溫度傳感技術(shù)，旨在幫助簡化和優(yōu)化顯示設(shè)計。

傳感器類型 1：線性熱敏電阻

硅基熱敏電阻是一種分立式器件，其有效電阻隨溫度升高而發(fā)生線性變化。由于此類熱敏電阻是由硅制成的，因此與 NTC 熱敏電阻相比擁有許多優(yōu)點(diǎn)，例如響應(yīng)時間、漂移、精度、公差等。請參閱熱敏電阻溫度傳感白皮書，了解其優(yōu)點(diǎn)。這些顯示器器件的優(yōu)點(diǎn)在于體積小，可以嵌入背光面板。無論何時與 LED 驅(qū)動器一起使用或直接連接到 MCU（如 圖 1-2 所示），它們的線性度和一致的精度都允許非常精確的熱折返曲線。

線性熱敏電阻，例如 TMP61-Q1，提供非常低的長期漂移，并且成本與 NTC 熱敏電阻相近。要了解更多有關(guān)如何使用 TMP61 與 LED 驅(qū)動器（如顯示器中的 LP8863）的信息，請參閱《使用 LP8867-Q1 和 TMP61-Q1 實現(xiàn)模擬熱折返》應(yīng)用報告。

傳感器類型 2：模擬溫度 IC

模擬溫度集成電路 (IC) 傳感器的輸出電壓與溫度成比例，是熱敏電阻的一種具有成本效益的替代品。由于熱敏電阻是分立式器件，它們的解決方案精度可能會受到信號鏈中外部元件的公差和漂移的影響，尤其是在您不進(jìn)行任何類型的校準(zhǔn)時。像 TMP235-Q1 這樣的模擬溫度 IC 不需要任何偏置電阻，它們集成了 AB 類輸出驅(qū)動器，因此受電壓基準(zhǔn)變化的影響小得多。將它們放置在顯示器內(nèi)與熱敏電阻相同的位置，并將 IC 直接連接到 ADC，如 圖 1-3 所示。汽車 144 區(qū)域局部調(diào)光背光參考設(shè)計示范了如何使用模擬溫度 IC 測量顯示器溫度。

傳感器類型 3：數(shù)字溫度 IC

如果 MCU 上的 ADC 輸入用完了，或者甚至沒有內(nèi)部 MCU，該怎么辦？在這種情況下，尤其是在使用帶有多個 LED 驅(qū)動器的本地調(diào)光背光技術(shù)時，則需要一個帶有數(shù)字接口的精確溫度傳感器。在顯示器中，此數(shù)字溫度傳感器通常使用 I2C 協(xié)議，因為它與您的 MCU 或 FPD 鏈路（如果沒有 MCU，則用于汽車）即插即用，如圖 1-4 所示。

TMP1075、TMP75-Q1 和 TMP102-Q1 是非常精確的 I2C 溫度傳感器，它們的漂移非常小且集成度高，因此常用于顯示器中。另一個選擇是非常小的 TMP114，它可以有多達(dá) 16 個菊花鏈傳感器，從而減少路由數(shù)量。

傳感器類型 4：遠(yuǎn)程溫度 IC

如果需要在多個位置感應(yīng)溫度，該怎么辦？您可以使用熱敏電阻或模擬溫度 IC 將各種點(diǎn)對點(diǎn)軌跡返回到 ADC 引腳，但是如果 MCU 上的輸入用完了該怎么辦？可以通過更簡潔的設(shè)計解決這個問題，即使用數(shù)字遠(yuǎn)程溫度 IC。這種類型的傳感器測量本地溫度，還具有多個輸入，可以連接到熱二極管或雙極結(jié)晶體管 (BJT)，您可以將其放在整個 LED 陣列中，用來測量各種溫度熱點(diǎn)。然后，您可以連接到 MCU 上的 I2C 總線，同時從所有熱二極管和傳感器讀取溫度，如 圖 1-5 所示。

這是一種測量面板溫度的好方法，因為遠(yuǎn)程二極管既可以嵌入玻璃中，也可以放在面板后面。要了解更多有關(guān)如何在顯示器中使用遠(yuǎn)程溫度 IC（如 TMP423-Q1）的信息，請參閱具有溫度傳感功能的光學(xué)傳感背光參考設(shè)計。

結(jié)語

無論是設(shè)計電視還是汽車顯示器，始終要考慮元件和電路的成本、精度、重復(fù)性、隨時間變化的低漂移以及總體可靠性，從而滿足設(shè)計要求。選擇合適的傳感器不僅可以更有效地運(yùn)行顯示器，還可以保護(hù)顯示器免受不良溫度的影響。