CN109302776B - 一种汽车开关功能指示的照明电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车开关功能指示的照明电路，包括搜索照明电路、功能指示照明电路、切换电路与保护电路，切换电路包括三个端口，第一端口连接保护电路的输出端，第二端口连接搜索照明电路的输入端，第三端口连接功能指示照明电路的输出端，功能指示照明电路接通，第二端口与第三端口导通；保护电路的输入端连接功能指示照明电路的输入端。本发明提供的照明电路简化了汽车开关照明电路设计的复杂度，提升了电路的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于车载电子技术领域，具体地说，涉及一种汽车开关功能指示的照明电路。
背景技术
汽车开关功能指示照明电路，汽车开关功能指示照明电路，由整车控制器进行控制，当功能指示照明电路点亮时，要求搜索照明电路进行切断。现有汽车开发设计过程中，由于电路元器件选择不当、电路设计不合理以及电路冗余设计考虑不足，功能指示照明电路容易出现延迟点亮、闪烁或者不亮等问题，具体如下四种故障模式：搜索照明无法切断；功能启动时，功能照明延迟点亮；功能启动时，功能照明无法点亮或者闪烁后熄灭；功能关闭时，功能照明切换为搜索照明时，搜索照明延迟点亮。
现有的汽车开关供应商都相对缺乏对整车系统的理解以及对系统连接的整车控制器的匹配接口设计的了解，再加上现有汽车企业对整车控制器开发的Know-how(技术诀窍)限制，导致整车控制器的内部结构与设计不公开，更加加大了汽车开关内部照明电路设计的难度与不可靠因素的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，安全可靠的汽车开关功能指示的照明电路。
为实现上述目的，本发明提供了一种汽车开关功能指示的照明电路，包括搜索照明电路与功能指示照明电路，还包括切换电路与保护电路，切换电路包括三个端口，第一端口连接保护电路的输出端，第二端口连接搜索照明电路的输入端，第三端口连接功能指示照明电路的输出端，功能指示照明电路接通，第二端口与第三端口导通；保护电路的输入端连接功能指示照明电路的输入端。
在一个实施例中，切换电路包括三极管T1与电容C3，第一端口为三极管T1的基极与电容C3的输入端的连接端，第二端口为三极管T1的集电极，与搜索照明二极管的输入端相连，第三端口为三极管T1的发射极与电容C3的输出端的连接端。
在一个实施例中，保护电路包括保护二极管D5和保护电阻R10，保护二极管D5的输入端与保护电阻R10的输出端相连，保护二极管D5的输出端与切换电路的第一端口相连，保护电阻R10的输入端与功能指示照明电路的输入端相连，保护二极管D5的正极为输入端，负极为输出端。
在一个实施例中，切换电路还包括第一电阻Rb1与第二电阻Rb2，第一电阻Rb1的输出端与第二电阻Rb2的输入端、三极管T1的基极相连，第一端口为第一电阻Rb1的输入端与电容C3的输入端的连接端，第三端口为第二电阻Rb2的输出端、三极管T1的发射极与电容C3的输出端的连接端。
在一个实施例中，电容C3为680nf，三极管T1的最低导通电压小于6.19V。
在一个实施例中，保护电阻R10大于12Ω。
本发明提供的照明电路，解决现有汽车开关功能指示照明点亮时，搜索照明无法切断、功能指示照明延迟点亮、功能指示照明无法点亮或者闪烁后熄灭以及功能指示照明切换为搜索照明时，搜索照明延迟点亮的问题，结构简单，安全可靠。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1揭示了开锁/关锁状态的照明电路示意图。
图2揭示了中央集控门锁开关整车系统的工作原理图。
图3揭示了根据本发明的实施例一的中央集控门锁开关内部电路结构图。
图4揭示了根据本发明的实施例二的中央集控门锁开关内部电路结构图。
图5揭示了控制器给中央集控门锁开关的脉冲信号示意图。
图6揭示了根据本发明的实施例一/实施例二的中央集控门锁开关内部电路的保护电路结构图。
图7揭示了根据本发明的实施例二的中央集控门锁开关内部电路的切换电路结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1揭示了开锁/关锁状态的照明电路示意图。图1中底色为白色，开锁关锁的图案的颜色只是为了便于表示图形结构，并不代表实际颜色。定义开关搜索照明为白色，功能指示照明为黄色。汽车在开锁状态时，开锁照明1与关锁照明2的白色搜索照明点亮，功能指示照明熄灭。汽车在关锁状态时，开锁照明1的白色搜索照明点亮，关锁照明2的白色搜索照明熄灭，关锁照明2的黄色功能照明点亮。
照明电路包括搜索照明电路，功能指示照明电路，切换电路与保护电路。照明电路的优化部分，包括两部分，一是切换电路，二是保护电路。切换电路的作用是功能指示照明点亮时，切断对应的搜索照明电路。保护电路的作用是防止工作电流超出整车控制器的保护电流而造成整车控制器启动自我保护，同时防止电流逆向。
本发明的具体实施例一为中央集控门锁开关的照明电路。图2揭示了中央集控门锁开关整车系统的工作原理图。中央集控门锁开关101在整车中是用于开/解锁整车四门以及后备箱的开关，与整车控制器102连接，M1脚为电路接地信号，M2脚为搜索照明信号，M3脚为功能指示照明信号，M4脚为开关信号。根据不同的开锁和关锁状态，整车控制器102，控制M2脚和M3脚对应的搜索照明和功能照明进行相应的点亮与熄灭。整车控制器102，根据不同的开锁和关锁状态，控制对应的左前门103、右前门104、左后门105、右后门106、后备箱107进行开锁或关锁动作。
图3揭示了实施例一的中央集控门锁开关内部电路结构图。图3中的M1脚、M2脚和M3脚信号与图2中的M1脚、M2脚和M3脚信号相对应。中央集控门锁开关101的照明电路包括搜索照明电路，功能指示照明电路，切换电路与保护电路。
搜索照明电路为M2脚所对应的电路，包括电阻R2、电阻R3，二极管D1、二极管D2、二极管D4以及电容C1。D1为开锁搜索照明二极管，D2为关锁搜索照明二极管。电阻R2的输出端与搜索照明二极管D1的输入端相串连，电阻R3的输出端与搜索照明二极管D2的输入端相串连，电阻R2的输入端、电阻R3的输入端与电容C1的一端相连，连接端与M2脚相连；搜索照明二极管D1的输出端、搜索照明二极管D2的输出端与二极管D4的输入端相连，二极管D4的输出端与电容C1的另一端相连，连接端与M1脚相连接。
功能指示照明电路为M3脚所对应的电路，包括电阻R5、电阻R6，二极管D3以及电容C2。D3为关锁功能指示照明二极管，电阻R5的输入端和电阻R6的输入端相连，连接端与M3脚相连。电阻R5的输出端、电阻R6的输出端，与电容C2的输入端，功能指示照明二极管D3的输入端相连，功能指示照明二极管D3的输出端与电容C2的输出端相连，连接端与M1脚相连接。
切换电路包括三极管T1及充放电电容C3。三极管T1的基极与电容C3的输入端相连接，其连接端为第一端口；三极管T1的集电极与搜索照明二极管D2的输入端相连接，其连接端为第二端口；三极管T1的发射极与电容C3的输出端相连接，其连接端为第三端口，与M1脚相连接。
切换电路的作用是当功能指示照明D3点亮时切断搜索照明D2。功能指示照明D3通电亮起时，三极管T1的集电极和发射极导通，搜索照明二极管D2被短路，从而切断搜索照明二极管D2。
整车控制器102给中央集控门锁开关101的M3脚的脉冲信号波形如图5所示，充放电电容C3在整车控制器102给中央集控门锁开关101的M3脚的脉冲信号处在高电平期间完成充电，在中央集控门锁开关101M3脚的脉冲信号处在低电平期间完成放电，使得三极管T1的集电极和发射极导通。三极管T1的最低导通电压Umin需要小于电容C3放电后的电压，以确保电容C3在脉冲信号处在低电平期间可以始终使得三极管T1保持导通。
保护电路包括保护二极管D5和保护电阻R10，局部电路图如图6所示。保护二极管D5的输入端与保护电阻R10的输出端相连，保护二极管D5的输出端与切换电路的第一端口，即三极管T1的基极与电容C3的输入端的连接端相连，保护电阻R10的输入端与功能指示照明电路的输入端相连，即与M3脚相连，保护二极管D5的正极为输入端，负极为输出端。
保护电阻R10的作用是功能指示照明D3的输入端的脉冲信号处在高电平的瞬间，防止充放电电容C3短路。保护电阻R10的阻值根据整车控制器102的保护电流来选定，在上电的一瞬间，流过保护电阻R10的电流需小于控制器的保护电流。
保护二极管D5是对电流进行导向作用，防止静态电流逆向导致整车控制器102错误判断。
图4揭示了根据本发明的实施例二的中央集控门锁开关内部电路结构图。
中央集控门锁开关101的照明电路包括搜索照明电路，功能指示照明电路，切换电路与保护电路。
搜索照明电路为M2脚所对应的电路，包括电阻R2、电阻R3，二极管D1、二极管D2、二极管D4以及电容C1。D1为开锁搜索照明二极管，D2为关锁搜索照明二极管，电阻R2的输出端与搜索照明二极管D1的输入端相串连，电阻R3的输出端与搜索照明二极管D2的输入端相串连，电阻R2的输入端、电阻R3的输入端与电容C1的一端相连，连接端与M2脚相连；搜索照明二极管D1的输出端、搜索照明二极管D2的输出端与二极管D4的输入端相连，二极管D4的输出端与电容C1的另一端相连，连接端与M1脚相连接。
功能指示照明电路为M3脚所对应的电路，包括电阻R5、电阻R6，二极管D3以及电容C2。D3为关锁功能指示照明二极管，电阻R5的输入端和电阻R6的输入端相连，连接端与M3脚相连。电阻R5的输出端、电阻R6的输出端、电容C2的输入端与功能指示照明二极管D3的输入端相连，功能指示照明二极管D3的输出端与电容C2的输出端相连，连接端与M1脚相连接。
切换电路包括三极管T1，分流电阻第一电阻Rb1、第二电阻Rb2以及充放电电容C3，局部电路图如图7所示。
第一电阻Rb1的输出端与第二电阻Rb2的输入端、三极管T1的基极相连接。第一电阻Rb1的输入端与电容C3的输入端相连接，其连接端为第一端口；三极管T1的集电极与搜索照明二极管D2的输入端相连接，其连接端为第二端口；第二电阻Rb2的输出端、三极管T1的发射极与电容C3的输出端相连接，其连接端为第三端口。功能指示照明D3通电亮起时，三极管T1的集电极和发射极导通，搜索照明二极管D2被短路，从而切断搜索照明二极管D2。
保护电路包括保护二极管D5和保护电阻R10，局部电路图如图6所示。保护二极管D5的输入端与保护电阻R10的输出端相连，保护二极管D5的输出端与切换电路的第一端口，即第一电阻Rb1的输入端与电容C3的输入端的连接端相连，保护电阻R10的输入端与功能指示照明电路的输入端相连，即与M3脚相连，保护二极管D5的正极为输入端，负极为输出端。
保护电路中各元器件参数，特别是保护电阻的阻值、充放电电容的容值和三极管的最低导通电压的取值是实现本电路功能的影响因素。以下是图4实施例二的电路中，保护电阻R10的阻值，充放电电容C3的电容值，三极管T1的最低导通电压Umin的取值方法。
整车控制器102给中央集控门锁开关101的M3脚的脉冲信号波形如图5所示，脉冲信号波形可以通过示波器检测获得。脉冲信号频率f＝200Hz，脉冲信号电压U＝12V，信号占空比最大设为90％，最小设为10％，按照最极端的情况，即占空比按最小10％计算充放电电容C3的取值。
保护电阻R10的取值
保护工作电流根据整车控制器102设定，当整车控制器102自我保护时，保护工作电流可以通过直流钳测得。
在图4的实施例的电路中，保护工作电流I＝1A。
保护电阻R10＝U/I＝12Ω，即保护电阻R10不能小于或等于12Ω，否则会导致整车控制器102自我保护，从而使得汽车开关的功能指示照明无法点亮或者闪烁后熄灭。
充放电电容C3的取值
电容C3的取值通过充电公式确定，需要满足在整车控制器102给中央集控门锁开关101的M3脚的脉冲信号处于高电平期间，电容C3可以充满电，确保脉冲信号处于低电平期间，电容C3可以放电，使得三极管T1保持导通。
电容充电电压Ut＝U×[1-exp(-t/RC)]。
t为充电时间，充电时间＝(1/频率)×占空比，当脉冲信号频率f＝200Hz，脉冲信号占空比为10％时，t＝0.0005s。
R为充电电阻，为R10，选用100Ω的电阻。
C为充电电容，为C3，选用680nf的电容。
计算可得，
电容充电电压Ut＝12×[1-exp(-0.0005/(100*0.00000068))]V≈12V。
可知，电容C3已充满电，因此R10为100Ω，C3为680nf时，满足电容C3的充电要求。
三极管导通电压Vmin的取值
三极管导通电压Umin满足系统条件，在电容C3放电周期内，始终保持三极管正常导通，在电容C3的放电周期内，三极管导通电压始终小于电容C3放电电压。
电容放电电压Ut＝E×exp(-t/RC)。
E为电容的初始电压，即为脉冲信号电压U＝12V。
t为放电时间，放电电时间＝(1/频率)×(1-占空比)，当脉冲信号频率f＝200Hz，当占空比为10％的放电时间，t＝0.0045s。
R为放电电阻，近似为10K。
C为放电电容，为C3，选用680nf的电容。
计算可得，
电容放电电压Ut＝12×exp(-0.0045/(10000*0.00000068))V≈6.19V。
可知，电容C3在整个放电周期后还有6.19V，三极管导通电压Umin必须小于这个电压值6.19V，才能确保三极管T1正常导通，实现开关搜索照明在功能指示照明点亮时切断。
当出现以下故障时，可以通过电路参数的调整解决问题。
故障一，搜索照明无法切断。
与三极管T1并联的电容C3具备充放电作用，保证车载控制器所给的两个正向脉冲信号的间隔期间三极管T1能够导通。电容C3选型取值过小导致下一个正向脉冲到来前，电容C3在整个放电周期后的放电电压小于三极管导通电压，从而无法熄灭搜索照明。通过电容C3正确的选型，可以解决此故障问题。
故障二，功能启动时，功能指示照明延迟点亮。
三极管T1与电容C3并联后需要在干路上串联保护电阻R10来避免上电的瞬间电容短路，当控制器具有保护电流时，保护电阻R10阻值过小，导致功能指示照明电路在上电的瞬间被短路，整车控制器102自我保护，功能指示照明延迟点亮。通过保护电阻R10阻值的正确选择，可以解决此故障问题。
故障三，功能启动时，功能指示照明无法点亮或者闪烁后熄灭。
三极管T1与电容C3并联后需要在干路上串联保护电阻R10来避免上电的瞬间电容短路，当控制器具有保护电流时，保护电阻R10阻值过小造成短路，短路的电流会导致控制器进入保护模式，并且功能指示照明会被短路，无法点亮或者闪烁后熄灭。通过保护电阻R10阻值的正确选择，可以解决此故障问题。
故障四，功能关闭时，功能指示照明切换为搜索照明时，搜索照明延迟点亮。
与三极管T1并联的电容C3具备充放电作用，保证控制器所给的两个正向脉冲信号的间隔期间三极管T1能够导通。电容大小选型过大导致持续放电时间过长，功能指示照明切换为搜索照明时，搜索照明延迟点亮。通过电容C3正确的选型，可以解决此故障问题。
本发明提供的照明电路，解决现有汽车开关功能指示照明点亮时，搜索照明无法切断、功能指示照明延迟点亮、功能指示照明无法点亮或者闪烁后熄灭以及功能指示照明切换为搜索照明时，搜索照明延迟点亮的问题。本发明提供的照明电路简化了汽车开关照明电路设计的复杂度，提升了电路的可靠性。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
Claims (4)
1.一种汽车开关功能指示的照明电路，包括搜索照明电路与功能指示照明电路，其特征在于，还包括切换电路与保护电路，所述切换电路包括三个端口，第一端口连接保护电路的输出端，第二端口连接搜索照明电路的输入端，第三端口连接功能指示照明电路的输出端，功能指示照明电路接通，第二端口与第三端口导通；所述保护电路的输入端连接功能指示照明电路的输入端；
其中，所述切换电路，包括三极管T1与电容C3，第一端口为三极管T1的基极与电容C3的输入端的连接端，第二端口为三极管T1的集电极，与搜索照明二极管的输入端相连，第三端口为三极管T1的发射极与电容C3的输出端的连接端；
所述保护电路，包括保护二极管D5和保护电阻R10，保护二极管D5的输入端与保护电阻R10的输出端相连，保护二极管D5的输出端与切换电路的第一端口相连，保护电阻R10的输入端与功能指示照明电路的输入端相连，保护二极管D5的正极为输入端，负极为输出端。
2.根据权利要求1所述的汽车开关功能指示的照明电路，其特征在于，所述切换电路，还包括第一电阻Rb1与第二电阻Rb2，第一电阻Rb1的输出端与第二电阻Rb2的输入端、三极管T1的基极相连，第一端口为第一电阻Rb1的输入端与电容C3的输入端的连接端，第三端口为第二电阻Rb2的输出端、三极管T1的发射极与电容C3的输出端的连接端。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的汽车开关功能指示的照明电路，其特征在于，电容C3为680nf，三极管T1的最低导通电压小于6.19V。
4.根据权利要求3所述的汽车开关功能指示的照明电路，其特征在于，保护电阻R10大于12Ω。
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