CN111669867A - 一种车辆的按键背景灯电路及其亮度调节方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种车辆的按键背景灯电路及其亮度调节方法，该电路包括：开关单元，用于根据车辆的点火开关的ACC有效信号生成对应的中间电压信号；控制单元，用于生成控制亮度的PWM控制信号；分别与开关单元和控制单元连接的PWM调制单元，用于根据PWM控制信号对中间电压信号进行PWM调制以输出调制电压信号；与PWM调制单元连接的发光单元，用于在调制电压信号的驱动下发光，发光单元的亮度跟随PWM控制信号的占空比大小而变化。本申请将车辆点火开关的ACC有效信号作为按键背景灯的点亮信号，并基于PWM调制技术可根据不同环境下的使用需求有效调节按键背景灯亮度，极大地便利了驾驶员使用，提高用户的驾驶体验。

Description

一种车辆的按键背景灯电路及其亮度调节方法

技术领域

本申请涉及车辆电子技术领域，特别涉及一种车辆的按键背景灯电路及其亮度调节方法。

背景技术

汽车驾驶舱内设置有相关电气设备的外部物理按键。为方便驾驶员操作，这些物理按键一般设置有背景灯以进行位置提示。

相关技术中，按键背景灯仅仅支持开关量控制，即，无法进一步对亮度大小进行调节。这种非线性的切换不能自适应外部光感强度，在外部光照条件特别暗的时候反而会刺激驾驶员的眼睛，影响行车安全。

并且，相关技术中具体是依据车辆ECU反馈的大灯信号来作为是否点亮背景灯的，即，大灯未开启时背景灯不亮，大灯开启时背景灯才亮。如此，当车内光线较暗如阴雨天时，将会因为未及时开启大灯而影响驾驶员操作按键，造成使用不便甚至失误。

鉴于此，提供一种解决上述技术问题的方案，已经是本领域技术人员所亟需关注的。

发明内容

本申请的目的在于提供一种车辆的按键背景灯电路及其亮度调节方法，以便有效提高按键背景灯亮度的线性可调性，提高用户驾驶体验。

为解决上述技术问题，第一方面，本申请公开了一种车辆的按键背景灯电路，包括：

开关单元，用于根据所述车辆的点火开关的ACC有效信号，生成对应的中间电压信号；

控制单元，用于生成控制亮度的PWM控制信号；

分别与所述开关单元和所述控制单元连接的PWM调制单元，用于根据所述PWM控制信号，对所述中间电压信号进行PWM调制以输出调制电压信号；

与所述PWM调制单元连接的发光单元，用于在所述调制电压信号的驱动下发光，所述发光单元的亮度跟随所述PWM控制信号的占空比大小而变化。

可选地，所述开关单元、所述PWM调制单元和所述发光单元均为分立电路单元。

可选地，所述开关单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管和第一MOS管；

所述第一电阻的第一端用于接收输入的所述ACC有效信号，另一端与所述第一三极管的基极连接；所述第二电阻并联在所述第一三极管的基极与发射极之间；所述第一三极管的发射极接地，集电极通过所述第三电阻与所述第一MOS管的栅极连接；所述第四电阻连接在所述第一MOS管的栅极与源极之间；所述第一MOS管的源极与预设电压源连接，漏极作为所述开关单元的输出端用以输出所述中间电压信号。

可选地，所述PWM调制单元包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二三极管和第三三极管；

所述开关单元的输出端与所述第二三极管的集电极连接，并通过所述第五电阻与所述第三三极管的集电极连接；所述第六电阻连接在所述第二三极管的基极与所述第三三极管的集电极之间；所述第二三极管的发射极作为所述PWM调制单元的输出端用以输出所述调制电压信号；

所述第三三极管的发射极接地，基极与所述第七电阻的第一端连接；所述第七电阻的第二端用于接收输入的所述PWM控制信号；所述第八电阻连接在所述第三三极管的发射极与基极之间。

可选地，所述PWM调制单元还包括：

与所述第二三极管的发射极连接的接地电容，用于对所述调制电压信号进行滤波。

可选地，所述发光单元包括若干组并联的LED灯单元。

可选地，各组所述LED灯单元包括串联的LED灯珠和限流电阻。

可选地，所述控制单元包括：

光感元件，用于检测车辆内的环境亮度；

与所述光感元件连接的控制元件，用于根据所述环境亮度生成对应占空比大小的所述PWM控制信号。

第二方面，本申请还公开了一种车辆的按键背景灯亮度调节方法，应用于包含有如上所述的任一种按键背景灯电路的电子设备，所述按键背景灯电路包括开关单元、控制单元、PWM调制单元和发光单元；所述方法包括：

获取所述车辆的点火开关的ACC有效信号；

基于所述开关单元，生成与所述ACC有效信号对应的中间电压信号；

基于所述控制单元，生成控制亮度的PWM控制信号；

基于所述PWM调制单元，根据所述PWM控制信号对所述中间电压信号进行PWM调制以输出调制电压信号；

利用所述调制电压信号驱动所述发光单元，以使所述发光单元的亮度跟随所述PWM控制信号的占空比大小而变化。

可选地，在所述利用所述调制电压信号驱动所述发光单元之前，还包括：

对所述调制电压信号进行滤波。

本申请所提供的车辆的按键背景灯电路包括：开关单元，用于根据所述车辆的点火开关的ACC有效信号，生成对应的中间电压信号；控制单元，用于生成控制亮度的PWM控制信号；分别与所述开关单元和所述控制单元连接的PWM调制单元，用于根据所述PWM控制信号，对所述中间电压信号进行PWM调制以输出调制电压信号；与所述PWM调制单元连接的发光单元，用于在所述调制电压信号的驱动下发光，所述发光单元的亮度跟随所述PWM控制信号的占空比大小而变化。

可见，本申请将车辆点火开关的ACC有效信号作为按键背景灯的点亮信号，并且基于PWM调制技术实现了对按键背景灯亮度的线性调节，从而可以根据不同环境下的用户使用需求有效调节按键背景灯亮度，极大地便利了驾驶员使用，提高用户的驾驶体验。本申请所提供的车辆的按键背景灯的亮度调节方法同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。

图1为本申请实施例公开的一种车辆的按键背景灯电路的结构框图；

图2为本申请实施例公开的一种车辆的按键背景灯电路的电路结构图；

图3为本申请实施例公开的一种车辆的按键背景灯电路的信号组图；

图4为本申请实施例公开的又一种车辆的按键背景灯电路的信号组图；

图5为本申请实施例公开的一种车辆的按键背景灯的亮度调节方法的流程图。

具体实施方式

本申请的核心在于提供一种车辆的按键背景灯电路及其亮度调节方法，以便有效提高按键背景灯亮度的线性可调性，提高用户驾驶体验。

为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

汽车驾驶舱内设置有相关电气设备的外部物理按键。为方便驾驶员操作，这些物理按键一般设置有背景灯以进行位置提示。

相关技术中，按键背景灯仅仅支持开关量控制，即，无法进一步对亮度大小进行调节。这种非线性的切换不能自适应外部光感强度，在外部光照条件特别暗的时候反而会刺激驾驶员的眼睛，影响行车安全。并且，相关技术中具体是依据车辆ECU反馈的大灯信号来作为是否点亮背景灯的，即，大灯未开启时背景灯不亮，大灯开启时背景灯才亮。如此，当车内光线较暗如阴雨天时，将会因为未及时开启大灯而影响驾驶员操作按键，造成使用不便甚至失误。鉴于此，本申请提供了一种车辆的按键背景灯电路及按键背景灯亮度调节方案，可有效解决上述问题。

参见图1所示，本申请实施例公开了一种车辆的按键背景灯电路，主要包括：

开关单元101，用于根据车辆的点火开关的ACC有效信号，生成对应的中间电压信号；

控制单元102，用于生成控制亮度的PWM控制信号；

分别与开关单元101和控制单元102连接的PWM调制单元103，用于根据PWM控制信号，对中间电压信号进行PWM调制以输出调制电压信号；

与PWM调制单元103连接的发光单元104，用于在调制电压信号的驱动下发光，发光单元104的亮度跟随PWM控制信号的占空比大小而变化。

其中，PWM(Pulse Width Modulation)即脉冲宽度调制。该控制方式就是通过对电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列脉冲，用这些脉冲来代替直流输出恒压或者正弦波等其他所需要的波形。通过按照一定的规则对各脉冲的宽度或者幅值进行调制，即可改变电路的等效输出电压的大小。

具体地，本申请实施例具体将PWM调制单元103引入车辆的按键背景灯电路中，基于PWM调制对按键的背景灯亮度进行线性调控，使得车辆内的按键背景灯可随用户需要、环境变化而进行不同亮度的显示，提高用户体验。

其中，PWM调制单元103具体是依据PWM控制信号进行调制的。PWM控制信号具体为一个占空比可变的信号，具体由控制单元102生成，其占空比大小影响着背景灯电路的亮度高低。

还需要指出的是，本申请实施例中，按键背景灯的点亮受控于车辆点火开关的ACC有效信号，而非是车辆大灯的开关信号。即，本申请可在驾驶员将车辆的点火开关打开至“ACC”档位之后便将按键背景灯置亮，由此可有效避免在车辆大灯没有打开、而车内光线较暗不易辨识按键位置的情况，极大地方便驾驶员操作。

其中，车辆的点火开关一般都有START、ON、ACC、LOCK四个档位。ACC为单词“ACCESSORY(辅助设备)”的缩写，ACC档表示附属配备电路(如收音机、音响等)接通、而发动机电路尚未接通；ON档表示发动机及全车附属配备电路全部接通；START档表示发动机启动；LOCK档表示发动机熄火。

容易理解的是，当车辆点火开关的ACC有效信号为有效状态后，开关单元101输出中间电压信号。中间电压信号为未经过PWM调制的电压信号，即，对应的占空比为100％。

PWM调制单元103根据具有一定占空比的PWM控制信号对中间电压信号进行PWM调制，从而生成同样具有一定占空比的调制电压信号。调制电压信号即为最终直接驱动发光单元104发光的电压信号。

容易理解的是，PWM控制信号的占空比与调制电压信号的占空比之间具有一定的联系，具体取决于PWM调制单元103的具体电路结构。由此，基于调制电压信号驱动的发光单元104的亮度将跟随PWM控制信号的占空比大小而变化。

可见，本申请实施例所公开的车辆的按键背景灯电路，将车辆点火开关的ACC有效信号作为按键背景灯的点亮信号，并且基于PWM调制技术实现了对按键背景灯亮度的线性调节，从而可以根据不同环境下的用户使用需求有效调节按键背景灯亮度，极大地便利了驾驶员使用，提高用户的驾驶体验，也进而有利于保障行车安全。

作为一种具体实施例，本申请实施例所公开的车辆的按键背景灯电路在上述内容的基础上，开关单元101、PWM调制单元103和发光单元104均为分立电路单元。

具体地，需要指出的是，本实施例中的各个电路单元均具体为分立电路单元，即用电阻、电感、三极管等基础元器件搭建而成的电路，不仅电路成本低，而且对电路布局空间的需求小，有效节省了车辆电气设备的电路空间。

参见图2，图2为本申请实施例提供的一种车辆的按键背景灯电路的电路结构示意图。

如图2，作为一种具体实施例，本申请实施例所公开的车辆的按键背景灯电路在上述内容的基础上，开关单元101包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一三极管Q1和第一MOS管N1；

第一电阻R1的第一端即引脚ILL-CTL用于接收输入的ACC有效信号，另一端与第一三极管Q1的基极连接；第二电阻R2并联在第一三极管Q1的基极与发射极之间；第一三极管Q1的发射极接地，集电极通过第三电阻R3与第一MOS管N1的栅极连接；第四电阻R4连接在第一MOS管N1的栅极与源极之间；第一MOS管N1的源极与预设电压源B+连接，漏极作为开关单元101的输出端用以输出中间电压信号V_in。

其中，第一三极管Q1具体为NPN型三极管；第一MOS管N1具体为P沟道MOS管。当ACC有效信号为高电平时，需执行按键背景灯的点亮操作，此时即引脚ILL-CTL为高电平，令第一三极管Q1进入饱和状态，其集电极与发射极短路，因此集电极电平也为零，预设电压源B+被第四电阻R4、第三电阻R3分压。因此第一MOS管N1的栅源电压Vgs接近于B+，此时第一MOS管N1彻底导通，开关单元101输出的中间电压信号约为：V_in＝B+。

其中，MOS(Metal Oxide Semiconductor)管即金属场效应管，分为P沟道型和N沟道型。N沟道的MOS管在栅极加正向电压时导通，P沟道的MOS管在栅极加反向电压时导通。三极管全称为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管。PNP型三极管，是由两块P型半导体中间夹着一块N型半导体所组成的；NPN型三极管，是由两块N型半导体中间夹着一块P型半导体组成的。

如图2，作为一种具体实施例，本申请实施例所公开的车辆的按键背景灯电路在上述内容的基础上，PWM调制单元103包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第二三极管Q2和第三三极管Q3；

开关单元101的输出端与第二三极管Q2的集电极连接，并通过第五电阻R5与第三三极管Q3的集电极连接；第六电阻R6连接在第二三极管Q2的基极与第三三极管Q3的集电极之间；第二三极管Q2的发射极作为PWM调制单元103的输出端用以输出调制电压信号V_out；

第三三极管Q3的发射极接地，基极与第七电阻R7的第一端连接；第七电阻R7的第二端用于接收输入的PWM控制信号即PWM_I；第八电阻R8连接在第三三极管Q3的发射极与基极之间。

其中，本实施例中第二三极管Q2、第三三极管Q3具体可为NPN型三极管。当PWM_I处于高电平时，第三三极管Q3发射结正偏、集电结反偏，发射极和集电极导通，集电极电平为零；当PWM_I处于低电平时，第三三极管Q3发射结不导通、集电结反偏，发射极和集电极开路，集电极为高电平；因此第三三极管Q3的集电极处产生与PWM_I高低电平相反的PWM_II信号。类似地，PWM_II信号再经第二三极管Q2向后传输，在第二三极管Q2的射极处产生了调制电压信号V_out。

由此可知，本实施例中PWM控制信号的占空比与调制电压信号的占空比之间的关系为相反关系，即两者之和为1。由此，PWM控制信号的占空比越大，基于调制电压信号驱动的发光单元104的亮度越低；PWM控制信号的占空比越小，基于调制电压信号驱动的发光单元104的亮度越高。

在上述内容的基础上，进一步地，如图2所示，PWM调制单元103还包括：与第二三极管Q2的发射极连接的接地电容，用于对调制电压信号进行滤波。

具体地，图2所示的滤波电容具体设置有两个：C1和C2，本领域技术人员可根据实际应用需求而自行选择设置滤波电容的数量。通过滤波可有效防止信号波动、提高亮度调节的稳定性。同时，由于第二三极管Q2后端滤波电容的存在，高低电平的转换存在缓升缓降过程。

对应地，可参考图3和图4，图3和图4为本申请实施例所提供的按键背景灯电路的两组信号组图。经对比可知，图3中PWM_I的占空比较大，图4中PWM_I的占空比较小；相对应地，图3中V_out的占空比要小于图4中V_out的占空比。

作为一种具体实施例，本申请实施例所公开的车辆的按键背景灯电路在上述内容的基础上，发光单元104包括若干组并联的LED灯单元。

如图2，作为一种具体实施例，本申请实施例所公开的车辆的按键背景灯电路在上述内容的基础上，各组LED灯单元包括串联的LED灯珠和限流电阻Rs。

作为一种具体实施例，本申请实施例所公开的车辆的按键背景灯电路在上述内容的基础上，控制单元102包括：

光感元件，用于检测车辆内的环境亮度；

与光感元件连接的控制元件，用于根据环境亮度生成对应占空比大小的PWM控制信号。

其中，控制元件可具体为单片机等，可根据光感元件检测到的车内环境亮度生成具有一定占空比大小的PWM控制信号，即PWM_I信号。容易理解的是，车内环境亮度越低，所需要的按键背景灯的亮度越，否则反之，本领域技术人员可以此为依据合理设置PWM控制信号的生成机制。

关于上述车辆的按键背景灯电路的具体内容，可参考前述关于车辆的按键背景灯方法的详细介绍，这里就不再赘述。

参见图5所示，本申请实施例公开了一种车辆的按键背景灯亮度调节方法，应用于包含有如上所述的任一种按键背景灯电路的电子设备，该按键背景灯电路包括开关单元、控制单元、PWM调制单元和发光单元；该方法包括：

S201：获取车辆的点火开关的ACC有效信号。

S202：基于开关单元，生成与ACC有效信号对应的中间电压信号。

S203：基于控制单元，生成控制亮度的PWM控制信号。

S204：基于PWM调制单元，根据PWM控制信号对中间电压信号进行PWM调制以输出调制电压信号。

S205：利用调制电压信号驱动发光单元，以使发光单元的亮度跟随PWM控制信号的占空比大小而变化。

可见，本申请将车辆点火开关的ACC有效信号作为按键背景灯的点亮信号，并且基于PWM调制技术实现了对按键背景灯亮度的线性调节，从而可以根据不同环境下的用户使用需求有效调节按键背景灯亮度，极大地便利了驾驶员使用，提高用户的驾驶体验。

作为一种具体实施例，本申请实施例所提供的车辆的按键背景灯亮度调节方法在上述内容的基础上，在利用调制电压信号驱动发光单元之前，还可以包括：对调制电压信号进行滤波。

关于上述车辆的按键背景灯亮度调节方法的具体内容，可参考前述关于车辆的按键背景灯电路的详细介绍，这里就不再赘述。

本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的设备而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需说明的是，在本申请文件中，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语，仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车辆的按键背景灯电路，其特征在于，包括：

开关单元，用于根据所述车辆的点火开关的ACC有效信号，生成对应的中间电压信号；

控制单元，用于生成控制亮度的PWM控制信号；

分别与所述开关单元和所述控制单元连接的PWM调制单元，用于根据所述PWM控制信号，对所述中间电压信号进行PWM调制以输出调制电压信号；

与所述PWM调制单元连接的发光单元，用于在所述调制电压信号的驱动下发光，所述发光单元的亮度跟随所述PWM控制信号的占空比大小而变化。

2.根据权利要求1所述的按键背景灯电路，其特征在于，所述开关单元、所述PWM调制单元和所述发光单元均为分立电路单元。

3.根据权利要求1所述的按键背景灯电路，其特征在于，所述开关单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管和第一MOS管；

所述第一电阻的第一端用于接收输入的所述ACC有效信号，另一端与所述第一三极管的基极连接；所述第二电阻并联在所述第一三极管的基极与发射极之间；所述第一三极管的发射极接地，集电极通过所述第三电阻与所述第一MOS管的栅极连接；所述第四电阻连接在所述第一MOS管的栅极与源极之间；所述第一MOS管的源极与预设电压源连接，漏极作为所述开关单元的输出端用以输出所述中间电压信号。

4.根据权利要求1所述的按键背景灯电路，其特征在于，所述PWM调制单元包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二三极管和第三三极管；

所述开关单元的输出端与所述第二三极管的集电极连接，并通过所述第五电阻与所述第三三极管的集电极连接；所述第六电阻连接在所述第二三极管的基极与所述第三三极管的集电极之间；所述第二三极管的发射极作为所述PWM调制单元的输出端用以输出所述调制电压信号；

所述第三三极管的发射极接地，基极与所述第七电阻的第一端连接；所述第七电阻的第二端用于接收输入的所述PWM控制信号；所述第八电阻连接在所述第三三极管的发射极与基极之间。

5.根据权利要求4所述的按键背景灯电路，其特征在于，所述PWM调制单元还包括：

与所述第二三极管的发射极连接的接地电容，用于对所述调制电压信号进行滤波。

6.根据权利要求1所述的按键背景灯电路，其特征在于，所述发光单元包括若干组并联的LED灯单元。

7.根据权利要求6所述的按键背景灯电路，其特征在于，各组所述LED灯单元包括串联的LED灯珠和限流电阻。

8.根据权利要求1至7任一项所述的按键背景灯电路，其特征在于，所述控制单元包括：

光感元件，用于检测车辆内的环境亮度；

与所述光感元件连接的控制元件，用于根据所述环境亮度生成对应占空比大小的所述PWM控制信号。

9.一种车辆的按键背景灯亮度调节方法，其特征在于，应用于包含有如权利要求1-8任一项所述的按键背景灯电路的电子设备，所述按键背景灯电路包括开关单元、控制单元、PWM调制单元和发光单元；所述方法包括：

获取所述车辆的点火开关的ACC有效信号；

基于所述开关单元，生成与所述ACC有效信号对应的中间电压信号；

基于所述控制单元，生成控制亮度的PWM控制信号；

基于所述PWM调制单元，根据所述PWM控制信号对所述中间电压信号进行PWM调制以输出调制电压信号；

利用所述调制电压信号驱动所述发光单元，以使所述发光单元的亮度跟随所述PWM控制信号的占空比大小而变化。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述利用所述调制电压信号驱动所述发光单元之前，还包括：

对所述调制电压信号进行滤波。

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