¿Por qué la mayoría de las pantallas LED y retroiluminación de PWM funcionan con una frecuencia relativamente baja?

No es realmente PWM, sino multiplexación de pantallas. No repasaré en detalle las ventajas de la multiplexación aquí, pero no es la eficiencia energética, sino una reducción en el costo y la complejidad de los componentes del variador. Es posible usar algunas partes baratas para manejar una pantalla LED de 4 dígitos (32 segmentos) con solo 12 pines de puerto (en una PCB de una cara si es necesario).

La mayoría de este tipo de producto utilizará un procesador de 8 bits en lugar de algunos. Cosa de 32 bits, y generalmente a una frecuencia de reloj relativamente baja, como 4 u 8 MHz. No estarán equipados con un controlador de pantalla de hardware en general, por lo que un ISR hará el trabajo. Si hay otras cosas que son de alta prioridad, entonces el brillo del dígito de la pantalla podría ser visiblemente modulado en el brillo debido a la fluctuación de la fase de multiplexación, un nivel de eso se consideraría aceptable, si no completamente imperceptible. Lo mismo con el parpadeo en la pantalla. Aun así, el micro podría estar gastando más del 20% de su ancho de banda simplemente controlando la pantalla. Un reloj más rápido significaría más consumo de energía del micro, más EMI y más costo. Para una pantalla de 8 dígitos mezclada a 200Hz, se debe manejar un nuevo dígito cada 600useg aproximadamente, +/- 30 usec (sería una pantalla de muy alta calidad para una aplicación sin vibración). Si hay mucha vibración, quizás 5 veces más rápido.

Aunque un diseñador podría proponer el uso de, digamos, un pequeño FPGA para eliminar totalmente todas las restricciones de tiempo y un tablero de 6 capas para lidiar con el EMI, eso probablemente sería su acto final en una compañía de productos de consumo. La actitud es que una reducción de 5 centavos en el costo sería suficiente para contratar a otro ingeniero.

Los relojes digitales con alimentación de LED son un caso especial, y algunos usan un inteligente esquema de biplexión que alimenta la pantalla desde un transformador secundario no regulado de toma central, por lo que la frecuencia de mux está vinculada a la frecuencia de la red.

Es perezosos ingenieros, punto. Lo encuentro particularmente molesto con respecto a las luces traseras de los automóviles durante la noche. Cuando paso los ojos por el tráfico, el efecto "estroboscópico" me vuelve loco.

I he diseñado pantallas multiplexadas, y puedo decirles que no cuesta más multiplexar / PWM una pantalla a 1000 Hz que a 50/60 Hz.

En una conjetura (como nunca he diseñado una pantalla PWM):

• Costo: procesadores más rápidos / costo de IC más
• Costo: los circuitos de mayor frecuencia (placas, componentes) cuestan más
• Costo: eliminar la interferencia de radio cuesta dinero, mayor frecuencia = más probabilidades de actuar como un transmisor y tener efectos secundarios no deseados
• Costo: desarrollo de circuitos de alta frecuencia que se comporten correctamente & no generar RFI requiere más esfuerzo
• Costo: Muy pocas personas notan o les importa que la pantalla de su reloj de alarma parpadee menos, ciertamente no pagará más por ese reloj de alarma.

También cuesta. ;)

1. Tenemos un grupo de microcontroladores perezosos :)
2. Costo (cualquier cosa que diga John U es cierta)
3. No he encontrado ninguna diferencia visual con frecuencias de 100 Hz y más altas (excepto que hay efectos estroboscópicos involucrados: vibración, rotación, etc.)
4. En muchos casos, las aplicaciones integradas utilizan temporizadores repetitivos con 50, 64, 100, 1000 Hz o menos, utilizados como base principal para controlar los intervalos de tiempo. A menudo, la actualización de la pantalla LCD también está vinculada a este temporizador.
5. A veces, el dispositivo está sincronizado con un oscilador de cristal de 32768 Hz (y es suficiente).
6. El cambio a las frecuencias de audio puede causar un tono continuo no deseado en los altavoces o en algunas partes electrónicas, como los inductores.
7. A veces, los LED se activan mediante la conmutación de los convertidores de voltaje y el brillo se controla al encenderlo y apagarlo. Como el arranque requiere algo de tiempo, no se puede cambiar con demasiada frecuencia.

Hay una gran diferencia en la conducción de corriente continua variable variable o PWM. El cambio de la corriente instantánea no solo produce brillo, sino que también puede cambiar el espectro de emisión (especialmente con LED blancos) y el factor de eficiencia. Asimismo, el control del brillo por ciclo de trabajo PWM es estrictamente lineal.