摘要：隨著電子技術(shù)的發(fā)展，液晶顯示器在軍、民品中的應(yīng)用越來越廣泛，已逐漸替代了CRT顯示器成為了顯示領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。介紹了液晶顯示器加固過程中的溫控原理，通過CPLD／FPGA編程的方法實(shí)現(xiàn)了低溫加熱的自動控制，拓寬了液晶顯示器低溫工作范圍。
近年來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，液晶顯示器以其體積小、重量輕、功耗低、電磁兼容性好等突出優(yōu)勢，已逐漸替代CRT顯示器而成為軍、民品顯示領(lǐng)域的主流。國內(nèi)多家單位相繼研發(fā)了加固型液晶顯示器。由于商用液晶顯示器在環(huán)境溫度低于OV時，液晶材料就會變成粘稠狀，溫度更低時，液晶材料甚至“結(jié)晶”，從而導(dǎo)致液晶顯示器在低溫啟動工作時，顯示畫面變色、亮度低、出現(xiàn)“拖尾”現(xiàn)象，嚴(yán)重時根本看不清圖形、圖像顯示，不能滿足軍用環(huán)境條件要求。為了將液晶顯示器用于軍用環(huán)境條件，可以采取在低溫時對液晶顯示屏進(jìn)行加熱，從而拓寬液晶顯示器的低溫工作范圍。本文討論了加固液晶顯示器的低溫加熱控制原理，設(shè)計(jì)了一套有效的溫控電路，給出了基于FPGA編程的VHDL語言設(shè)計(jì)代碼，為廣大的電路設(shè)計(jì)工程師提供一定的參考。
1 低溫對液晶顯示器的影響
軍用加固液晶顯示器，要求能適應(yīng)的環(huán)境溫度范圍較大，一般要求在一2O℃至55℃溫度范嗣內(nèi)能正常工作。但由于液晶材料的在低溫時，液晶的閾值電壓升高，響應(yīng)速度變慢，甚至液晶品格結(jié)晶，使得液晶顯示器不能正常工作。以SHARP公司的TFT—LCD寬溫型液晶屏為例，常溫型器件低溫正常工作點(diǎn)為-5℃，寬溫型器件低溫正常工作點(diǎn)為-1O℃ ，低于此溫度后，液晶屏的響應(yīng)速度就會變慢。雖然目前國外已有個別公司研制出具有較高清亮點(diǎn)、較低粘度系數(shù)、內(nèi)值電壓的變化在較寬溫度范圍內(nèi)閾值特性較為一致的寬溫液晶材料，但由于其價格昂貴，不能推廣應(yīng)用。
因此在加固液晶顯示器研制中，必須采取措施，拓寬液晶顯示器的低溫工作范圍，確保其在低溫環(huán)境中能正常工作和有較快的響應(yīng)速度。
2 低溫加熱原理分析及實(shí)現(xiàn)
加熱電路一般包括處理器、溫度傳感器、比較器、加熱控制開關(guān)、加熱器件（加熱膜或加熱帶）等，加熱方式一般有定流加熱與脈沖調(diào)寬加熱兩種方式。
定流加熱方式采用設(shè)定的電流對加熱器件進(jìn)行供電加熱，特點(diǎn)是加熱速度與加熱器件溫度無關(guān)，此種方式加熱電路簡單，易于控制，缺點(diǎn)是在加熱器件溫度較高時對液晶模塊熱沖擊大，加熱器件不能直接對液晶顯示屏加熱，加熱效果受到一定的影響。脈沖調(diào)寬加熱方式為一種變功率加熱方式，在低溫時加熱功率大，速度快，隨著溫度的升高，逐漸調(diào)小加熱控制開關(guān)的開關(guān)占空比，以達(dá)到逐漸減小加熱功率的目的，此種加熱方式加熱器件可以放在液晶模塊偏光板背后對液晶顯示屏進(jìn)行直接加熱，加熱效率高，缺點(diǎn)是加熱電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，設(shè)計(jì)成本高。
本文結(jié)合特定的產(chǎn)品介紹一種無需處理器介入的定流加熱控制方式，采用CPLD或FPGA編程實(shí)現(xiàn)加熱的控制，電路簡單，設(shè)計(jì)成本低。
加熱電路包括FPGA／CPLD、溫度傳感器、比較器、加熱控制開關(guān)、加熱器件等，電路圖如圖1。
如圖l所示，由D1、RT1（負(fù)溫度系數(shù)）、Rl—R5組成的電壓比較網(wǎng)絡(luò)對溫度進(jìn)行監(jiān)控，信號TUP與TDOWN與溫度關(guān)系如表1。
圖1 加熱電路圖
表1 TUP／TDOWN邏輯與溫度關(guān)系表
當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃ ，此時TUP與TDOWN均為高電平，F(xiàn)PGA／CPLD輸出高電平HEAT_UP，加熱電路工作。當(dāng)環(huán)境溫度介于0℃與20℃之間時，如果此時正在加熱，則繼續(xù)加熱，如果當(dāng)前未加熱，則無需加熱。當(dāng)環(huán)境溫度高于20℃時，則停止加熱。
由c2與R7組成的Rc電路加大了Q2的開關(guān)信號導(dǎo)通與關(guān)斷的時間，減輕了加熱電路對12V供電電路的沖擊。
FPGA／CPLD編程如下（VHDL語言）：
仿真波形如圖2。
3 結(jié)束語
以上我們主要討論了液晶顯示器低溫加熱的控制方法，并給出了定流加熱的一個應(yīng)用實(shí)例。本設(shè)計(jì)電路簡單，設(shè)計(jì)成本低，文中的VHDL語言原代碼經(jīng)仿真及實(shí)際測試效果良好，成果已經(jīng)應(yīng)用于某系列加固液晶顯示器。該系列加固液晶顯示器已廣泛用于軍用電子裝備之中。
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