張立新，黃慶達(dá)，嚴(yán)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(yè)發(fā)展迅猛，汽車的數(shù)量越來越多，人們也更多地關(guān)注使用汽車時(shí)的體驗(yàn)。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(yàn)，車載終端會(huì)涉及和提供對(duì)車載顯示裝置及按鍵符號(hào)的背光調(diào)節(jié)功能，而汽車內(nèi)飾背光設(shè)計(jì)越來越受到各主機(jī)廠的關(guān)注［1］。車載背光調(diào)節(jié)系統(tǒng)大部分是通過LED照明來控制汽車室內(nèi)各終端部件背光亮度的強(qiáng)弱，且需與車內(nèi)的各終端匹配，滿足各終端部件對(duì)背光的接口需求。

本文基于背光調(diào)節(jié)系統(tǒng)的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)參考了其他學(xué)者的研究［2-3］，總結(jié)了常見的5種背光調(diào)節(jié)開關(guān)的硬件設(shè)計(jì)電路的優(yōu)缺點(diǎn)，以幫助設(shè)計(jì)人員能夠快速根據(jù)產(chǎn)品特性選擇合適的電路設(shè)計(jì)，以求在設(shè)計(jì)階段初期能夠?qū)Ω鞣N失效模式提前進(jìn)行預(yù)防規(guī)避，減少前期開發(fā)和后期整改的成本，優(yōu)化設(shè)計(jì)效率，達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)。

2 電路設(shè)計(jì)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(shù)參數(shù)

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

2.1.3 優(yōu)點(diǎn)

BTS730方案的電路穩(wěn)定性高，產(chǎn)品可使用10年以上，品質(zhì)穩(wěn)定。

2.1.4 缺點(diǎn)

缺點(diǎn)：①元器件成本較高；②占空比隨輸入電壓變化，當(dāng)R23、R25=5.1kΩ，P-R=50kΩ時(shí)，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(guān)項(xiàng)目應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

1） C品牌T21車型

問題描述：2013年11月生產(chǎn)基地反饋無法調(diào)節(jié)背景光亮度。

原因分析：為了滿足產(chǎn)品靜電±25kV要求，增加電容保護(hù)；當(dāng)“搭鐵”與“電源”短路的瞬間，經(jīng)過保護(hù)電容引起B(yǎng)TS730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(dá)不到滿格。

原因分析：儀表采集夜光調(diào)節(jié)開關(guān)的占空比信號(hào)；當(dāng)夜光調(diào)節(jié)開關(guān)輸入電壓≥14V時(shí)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(dāng)汽車接通點(diǎn)火開關(guān)時(shí)，BTS730受到干擾，頻率發(fā)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(shù)參數(shù)

技術(shù)參數(shù)：①頻率：80±20Hz；②占空比：10%～90%±7%，如表2所示；③負(fù)載：2A；④適用于直接帶載。

2.2.3 缺點(diǎn)

缺點(diǎn)：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(hào)。

2.2.4 相關(guān)項(xiàng)目應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)——B品牌C61X車型

問題描述：儀表顯示屏抖動(dòng)無法退出。

原因分析：儀表采集夜光調(diào)節(jié)開關(guān)的占空比信號(hào)；電位器電阻值±20%精度使夜光調(diào)節(jié)開關(guān)輸出最小占空比無法滿足軟件要求。

解決方案：調(diào)整軟件策略；開關(guān)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(shí)的占空比

表3 電壓比較器方案電位器阻值對(duì)占空比的影響

2）優(yōu)點(diǎn)：成本低、電路簡(jiǎn)單。

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

2.4 信號(hào)方案

1）信號(hào)方案典型電路，如圖10所示。

2）優(yōu)點(diǎn)：①成本低、電路簡(jiǎn)單；②易于跟軟件匹配。

圖9 電位器方案典型電路

圖10 信號(hào)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(shù)參數(shù)

技術(shù)參數(shù)：①頻率：100Hz±5%；②占空比：7%～87%±7%；③負(fù)載：3.5A。

2.5.3 缺點(diǎn)

缺點(diǎn)：①成本比前4種方案高；②產(chǎn)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(guān)項(xiàng)目應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)——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(diào)節(jié)開關(guān)輸出最小占空比無法滿足軟件關(guān)斷背光的要求。

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

3 總結(jié)

通過分析背光調(diào)節(jié)開關(guān)的產(chǎn)品特點(diǎn)，總結(jié)了5種常見的電路設(shè)計(jì)方案，并對(duì)比了其優(yōu)缺點(diǎn)，如表4所示，以幫助設(shè)計(jì)人員能夠快速地根據(jù)產(chǎn)品特性選擇合適的電路設(shè)計(jì)，以求在設(shè)計(jì)階段初期能夠?qū)Ω鞣N失效模式提前進(jìn)行預(yù)防規(guī)避，減少前期開發(fā)和后期整改的成本，優(yōu)化設(shè)計(jì)效率，達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)。

表4 不同電路設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)