汽車背光調節開關設計經驗

張立新，黃慶達，嚴勝義，范文博，楊通亮

（溫州長江汽車電子有限公司，浙江 溫州 325000）

1 引言

如今，汽車行業發展迅猛，汽車的數量越來越多，人們也更多地關注使用汽車時的體驗。隨著車載終端集成功能的豐富化，如可以用來播放音樂、視頻、圖片等，為了提高用戶體驗，車載終端會涉及和提供對車載顯示裝置及按鍵符號的背光調節功能，而汽車內飾背光設計越來越受到各主機廠的關注［1］。車載背光調節系統大部分是通過LED照明來控制汽車室內各終端部件背光亮度的強弱，且需與車內的各終端匹配，滿足各終端部件對背光的接口需求。

本文基于背光調節系統的開發經驗，同時參考了其他學者的研究［2-3］，總結了常見的5種背光調節開關的硬件設計電路的優缺點，以幫助設計人員能夠快速根據產品特性選擇合適的電路設計，以求在設計階段初期能夠對各種失效模式提前進行預防規避，減少前期開發和后期整改的成本，優化設計效率，達到最優設計。

2 電路設計方案解析

2.1 BTS730方案

2.1.1 BTS730方案典型電路 （圖1）

2.1.2 技術參數

技術參數：①頻率：80±20Hz；②占空比：10%～90%±7% （VCC=12V）；③負載：2A；④適用于直接帶載。

2.1.3 優點

BTS730方案的電路穩定性高，產品可使用10年以上，品質穩定。

2.1.4 缺點

缺點：①元器件成本較高；②占空比隨輸入電壓變化，當R23、R25=5.1kΩ，P-R=50kΩ時，如表1所示；③不適用作為采集電壓。

圖1 BTS730方案典型電路

2.1.5 相關項目應用經驗

1） C品牌T21車型

問題描述：2013年11月生產基地反饋無法調節背景光亮度。

原因分析：為了滿足產品靜電±25kV要求，增加電容保護；當“搭鐵”與“電源”短路的瞬間，經過保護電容引起BTS730損壞。

解決方案：取消故障原理圖中C11、C12，R9電阻由原來的1k改成20k，圖2為T21車型故障原理圖，圖3為T21車型更改后原理圖。

表1 BTS方案占空比隨輸入電壓變化

2） B品牌C61車型

問題描述：儀表顯示屏亮度達不到滿格。

原因分析：儀表采集夜光調節開關的占空比信號；當夜光調節開關輸入電壓≥14V時輸出占空比降低。

解決方案：BTS730方案改為電壓比較器方案。C61車型故障原理圖如圖4所示，C61車型更改后原理圖如圖5所示。

3） L品牌620車型

問題描述：整車背景光閃爍。

原因分析：當汽車接通點火開關時，BTS730受到干擾，頻率發生變化無法滿足要求。

解決方案：輸入端口電容由原來的150nf改為1μF。圖6為620車型故障原理圖，圖7為620車型更改后原理圖。

圖2 T21車型故障原理圖

圖3 T21車型更改后原理圖

圖4 C61車型故障原理圖

2.2 電壓比較器方案

2.2.1 電壓比較器方案典型電路 （圖8）

2.2.2 技術參數

技術參數：①頻率：80±20Hz；②占空比：10%～90%±7%，如表2所示；③負載：2A；④適用于直接帶載。

2.2.3 缺點

缺點：①成本高；②受電位器精度影響較大，如表3所示；③不適用作為采集信號。

2.2.4 相關項目應用經驗——B品牌C61X車型

問題描述：儀表顯示屏抖動無法退出。

原因分析：儀表采集夜光調節開關的占空比信號；電位器電阻值±20%精度使夜光調節開關輸出最小占空比無法滿足軟件要求。

解決方案：調整軟件策略；開關電位器精度由±20%改為±10%。

2.3 電位器方案

1）典型電路，如圖9所示。

圖5 C61車型更改后原理圖

圖6 620車型故障原理圖

圖7 620車型更改后原理圖

圖8 電壓比較器方案典型電路

表2 電壓比較器方案不同輸入電壓時的占空比

表3 電壓比較器方案電位器阻值對占空比的影響

2）優點：成本低、電路簡單。

3）缺點：①電位器隨濕度、溫度、碳膜磨損等情況電阻值發生變化；②對軟件策略要求高。

2.4 信號方案

1）信號方案典型電路，如圖10所示。

2）優點：①成本低、電路簡單；②易于跟軟件匹配。

圖9 電位器方案典型電路

圖10 信號方案典型電路

2.5 MCU方案

2.5.1 MCU方案典型電路 （圖11）

2.5.2 技術參數

技術參數：①頻率：100Hz±5%；②占空比：7%～87%±7%；③負載：3.5A。

2.5.3 缺點

缺點：①成本比前4種方案高；②產品的占空比依賴電位器電阻值精度。

圖11 MCU方案典型電路

2.5.4 相關項目應用經驗——Y品牌GPK車型

問題描述：背光不熄滅。

原因分析：電位器電阻值±20%精度使夜光調節開關輸出最小占空比無法滿足軟件關斷背光的要求。

解決方案：電位器精度由±20%改成±10%。其中技術參數要求：占空比：0%～78%±2%，頻率：100±5Hz。

3 總結

通過分析背光調節開關的產品特點，總結了5種常見的電路設計方案，并對比了其優缺點，如表4所示，以幫助設計人員能夠快速地根據產品特性選擇合適的電路設計，以求在設計階段初期能夠對各種失效模式提前進行預防規避，減少前期開發和后期整改的成本，優化設計效率，達到最優設計。

表4 不同電路設計方案的優缺點