CN215643649U - 一种液晶屏背光自适应调整电路及充电桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及充电桩技术领域，具体涉及一种液晶屏背光自适应调整电路及充电桩，所述液晶屏背光自适应调整电路包括光照检测电路、APC芯片U2和控制电路，所述光照检测电路检测外部环境光照强度，并根据外部环境光照强度输出不同大小的电压信号给APC芯片U2，所述APC芯片U2将所述电压信号转换为PWM控制信号，并将所述PWM控制信号输出给控制电路，所述控制电路根据所述PWM控制信号控制液晶显示屏内LED背光灯的亮灭，从而控制液晶显示屏的背光亮度。本实用新型的液晶屏背光自适应调整电路和现有技术相比，物料成本和人工成本大大降低，并且精度高、误差小、可靠性高。

Description

一种液晶屏背光自适应调整电路及充电桩

技术领域

本实用新型涉及充电桩技术领域，具体涉及一种液晶屏背光自适应调整电路及充电桩。

背景技术

目前液晶屏已经广泛应用于生活、工业等各个场景，其背光自适应技术也已应用于许多电子产品上。充电桩上的液晶屏能够显示出控制设定、充电量、费用、充电时间和告警等等一些数据，由于充电桩大部分的使用场景是在户外，外部环境亮度对充电桩屏幕可视性影响较大，所以屏幕自适应调节在充电桩屏幕上的应用是非常必要的。

目前液晶屏背光亮度调节的驱动方式有两种：

1、控制工作电流调节屏幕亮度，该方式电路复杂且成本过高，若电流未控制在额定电流内，会产生色移。

2、调节液晶屏PWM输入，控制周期内LED开启时间和关闭时间的长短来调节屏幕的亮度，即控制PWM的占空比，如图1，示出了对应不同亮度的PWM占空比。在应用该方式调节时，为了确保人眼看不到LED周期亮灭的情况，PWM调光的频率一般要大于100Hz。

考虑到成本因素，工业上一般采用PWM调节的方式，即上述方式2，通过PWM调制(脉冲宽度调制)LED背光闪烁的变化来调节液晶屏的显示亮度，该种方式闪烁速度足够快就不会影响到用户的观感。

目前PWM调节的方式有两种：

1、使用单片机来产生PWM波，一方面单片机的价格昂贵，成本高，另一方面需要对单片机编程，较复杂且人工成本高。

2、通过多个分立元件组成模拟电路实现，但是该种方式元件过多，会造成较大误差。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术中的液晶屏背光调整电路成本高、复杂且误差大的技术问题，提供一种液晶屏背光自适应调整电路，成本低，电路简单且误差小、精度高。

本实用新型采用的技术方案：

一种液晶屏背光自适应调整电路，包括：

光照检测电路，所述光照检测电路检测外部环境光照强度，并根据外部环境光照强度输出不同大小的电压信号给APC芯片U2；

APC芯片U2，所述APC芯片U2将所述电压信号转换为PWM控制信号，并将所述PWM控制信号输出给控制电路；

控制电路，所述控制电路根据所述PWM控制信号控制液晶显示屏内LED背光灯的亮灭，从而控制液晶显示屏的背光亮度。

进一步地，所述光照检测电路包括光敏二极管D1、反馈电阻R1和运算放大器U1，所述光敏二极管D1的阳极接地，所述光敏二极管D1的阴极连接反馈电阻R1的第一端，反馈电阻R1的第二端连接所述运算放大器U1的输出端，所述运算放大器U1的同相输入端连接所述光敏二极管D1的阴极，所述运算放大器U1的反相输入端经电阻R2接地。

进一步地，所述APC芯片U2采用GP9303。

进一步地，所述自适应调整电路还包括RC滤波电路，所述RC滤波电路被配置在所述光照检测电路和所述APC芯片U2之间。

进一步地，所述自适应调整电路还包括TVS二极管D2，所述TVS二极管D2被配置在所述光照检测电路和所述RC滤波电路之间。

进一步地，所述自适应调整电路还包括光电耦合器U3，所述光电耦合器U3被配置在所述APC芯片U2和所述控制电路之间。

进一步地，所述APC芯片U2和所述光电耦合器U3之间还连接有电阻R5，所述电阻R5用于防止信号反灌。

可选地，所述控制电路包括PNP三极管Q1，所述PNP三极管Q1的基极连接所述光电耦合器U3的输出端，所述PNP三极管Q1的集电极接地，所述PNP三极管Q1的发射极接电源，且所述PNP三极管Q1的发射极和电源之间配置所述液晶显示屏的LED背光灯。

可选地，所述控制电路包括NPN三极管Q2，所述NPN三极管Q2的基极连接所述APC芯片U2的输出端，所述NPN三极管Q2的发射极接地，所述NPN三极管Q2的集电极接电源，且所述NPN三极管Q2的集电极和电源之间配置所述液晶显示屏的LED背光灯。

本实用新型的另一方面，公开了一种充电桩，包括如以上任意一项所述的液晶屏背光自适应调整电路。

本实用新型的技术方案和现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型采用APC芯片而未采用单片机，APC芯片转换前后的线性度误差很小，使得整个自适应调整电路的调节精度很高；并且，APC芯片的价格远低于单片机的价格，使得物料成本大大降低，同时相比较于单片机，省去了程序的设计、烧录、调试等过程，大大节约了人工成本。

2、本实用新型在光照检测电路和APC芯片之间设置有TVS二极管和RC滤波电路，通过TVS二极管防止输入静电与浪涌，通过RC滤波电路减少噪声干扰，如此对电路进行保护，提升了液晶屏背光自适应调整电路的稳定性和可靠性。

3、本实用新型在APC芯片和控制电路之间设置光电耦合器，光电耦合器可以很好地隔离输入信号和输出信号，让其不会受到彼此的干扰，进一步提高液晶屏背光自适应调整电路的稳定性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为现有技术中液晶屏背光亮度和PWM占空比的对应关系图；

图2为本实用新型实施例一的原理图；

图3为本实用新型实施例一的自适应调整电路(不包括控制电路)的电路结构图；

图4为本实用新型实施例一的控制电路的电路结构图；

图5为本实用新型实施例二的控制电路的电路结构图。

具体实施方式

本实用新型的目的是通过GP9303芯片取代单片机实现将0V到5V的模拟电压线性转换成占空比为0％到100％的PWM信号，从而通过PWM调节占空比的方式实现液晶显示屏背光的自适应调节，这样一方面节省了单片机，物料成本降低，另一方面，省去了程序的设计，节省了人工成本，并且GP9303芯片的精度高、误差小。下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明。

实施例一：

如图2-4所示，本实施例提供一种液晶屏背光自适应调整电路，包括光照检测电路、APC芯片U2和控制电路，光照检测电路用于检测外部环境光照强度，并根据外部环境光照强度输出不同大小的电压信号给APC芯片U2，APC芯片U2将电压信号转换为PWM控制信号，并将PWM控制信号输出给控制电路，控制电路根据PWM控制信号控制液晶显示屏内LED背光灯的亮灭，从而控制液晶显示屏的背光亮度。

本实施例采用APC芯片U2而未采用单片机，APC芯片U2即模拟信号-PWM信号转换芯片，其功能是将一定幅度内的电压模拟量转换成等比例的PWM信号，PWM信号的占空比和电压模拟量呈线性关系，APC芯片U2内部具有高精度的ADC，其转换前后的线性度误差很小，使得整个自适应调整电路的调节精度很高。并且，APC芯片U2的价格远低于单片机的价格，使得物料成本大大降低，同时相比较于单片机，省去了程序的设计、烧录、调试等过程，大大节约了人工成本。由此可见，本实施例的液晶屏背光自适应调整电路精度高、误差小，同时成本低。

如图3，本实施例的光照检测电路包括光敏二极管D1、反馈电阻R1和运算放大器U1，光敏二极管D1的阳极接地，光敏二极管D1的阴极连接反馈电阻R1的第一端，反馈电阻R1的第二端连接运算放大器U1的输出端，运算放大器U1的同相输入端连接光敏二极管D1的阴极，运算放大器U1的反相输入端经电阻R2接地，运算放大器U1的输出端输出上述不同大小的电压信号。进一步地，本实施例的APC芯片U2采用GP9303，GP9303是一种APC芯片，可以将0V到5V的模拟电压线性转换成占空比为0％到100％的PWM信号，其占空比的线性误差小于0.5％。并且，GP9303的信号频率最大可达1MHZ，本实施例优选500HZ，足以满足用户的观感。

光敏二极管D1在外部环境光照条件下，其反向电流随着光照强度的增大而增大，随着反向电流的增大，运算放大器U1的输出电压也增大。假设反向电流为I，运算放大器U1的输出电压U＝R1×I，根据光敏二极管D1工作的反向电流范围，通过控制反馈电阻R1的大小，使得运算放大器U1的输出电压的量程为0-5V，满足GP9303芯片的输入电压要求。APC芯片U2的VIN脚连接运算放大器U1的输出端，APC芯片U2的PWM脚输出不同占空比的PWM控制信号，该PWM控制信号随着输入端电压信号的增大而增大。

进一步地，本实施例的自适应调整电路还包括RC滤波电路和TVS二极管D2，RC滤波电路被配置在光照检测电路和APC芯片U2之间，TVS二极管D2被配置在光照检测电路和RC滤波电路之间。具体地，如图3，TVS二极管D2的阳极接地，TVS二极管D2的阴极连接运算放大器U1的输出端。RC滤波电路由电阻R3和电容C2组成，RC滤波电路的输入端连接运算放大器U1的输出端，RC滤波电路的输出端连接APC芯片U2的VIN脚。这样，本实施例通过TVS二极管D2防止输入静电与浪涌，通过RC滤波电路减少噪声干扰，如此对电路进行保护，提升了自适应调整电路的稳定性和可靠性。

进一步地，本实施例的自适应调整电路还包括光电耦合器U3，光电耦合器U3被配置在APC芯片U2和控制电路之间，当光电耦合器U3的输入为高电平时，其输出为低电平，而当光电耦合器U3的输入为低电平时，其输出为高电平，光电耦合器U3输入端和输出端的电平信号相反。光电耦合器U3可以很好地隔离两侧的输入信号和输出信号，让其不会受到彼此的干扰，进一步提高自适应调整电路的稳定性和可靠性。

进一步地，本实施例的自适应调整电路还包括电阻R5，电阻R5被配置在APC芯片U2和光电耦合器U3之间，电阻R5用于防止信号反灌，有一定抗干扰功能。

如图4，本实施例的控制电路包括PNP三极管Q1，PNP三极管Q1的基极连接光电耦合器U3的输出端，即将图4中的A点连接至图3中的A点，PNP三极管Q1的集电极接地，PNP三极管Q1的发射极接电源VCC1，且PNP三极管Q1的发射极和电源VCC1之间配置有液晶显示屏的LED背光灯LED1-LEDN。当然在其他实施例中也可采用如MOS管等其他开关器件替代PNP三极管Q1。参见图3-4，当B点为低电平时，A点为高电平，PNP三极管Q1关断，LED背光灯LED1-LEDN均不亮；当B点为高电平时，A点为低电平，PNP三极管Q1导通，LED背光灯LED1-LEDN均被点亮，这样可以根据光电耦合器U3输出的PWM波的占空比控制LED背光灯在一个周期内的亮灭。

本实施例的液晶屏背光自适应调整电路的工作过程为：当外部环境光照增强时，光敏二极管D1的反向电流增大，运算放大器U1的输出端输出的电压信号也增大，这样经过APC芯片U2后输出的PWM控制信号的占空比也增大，这样LED背光灯在一个周期内的导通时间也增加，使得LED背光灯的整体亮度增加。当外部环境光照减弱时，光敏二极管D1的反向电流减小，运算放大器U1的输出端输出的电压信号也减小，这样经过APC芯片U2后输出的PWM控制信号的占空比也减小，这样LED背光灯在一个周期内的导通时间也减少，使得LED背光灯的整体亮度降低。如此可实现液晶屏背光的自适应调整。

综上所述，本实施例提供的一种液晶屏背光自适应调整电路，和现有技术相比，物料成本和人工成本大大降低，并且精度高、误差小、可靠性高。

实施例二：

本实施例的液晶屏背光自适应调整电路和实施例一的区别在于，本实施例中的控制电路和实施例一不同，并且本实施例中不采用光电耦合器。如图3和图5，本实施例的控制电路包括NPN三极管Q2，NPN三极管Q2的基极连接APC芯片U2的输出端，即将图5中的B点连接至图3中的B点，NPN三极管Q2的发射极经电阻R8接地，NPN三极管Q2的集电极接电源VCC1，且NPN三极管Q2的集电极和电源VCC1之间配置有液晶显示屏的LED背光灯LED1-LEDN。参见图3和图5，当B点为低电平时，NPN三极管Q2关断，LED背光灯LED1-LEDN均不亮；当B点为高电平时，NPN三极管Q2导通，LED背光灯LED1-LEDN均被点亮，这样可以根据APC芯片U2输出的PWM波的占空比控制LED背光灯在一个周期内的亮灭，如此实现液晶屏背光的自适应调整。

实施例三：

本实施例提供一种充电桩，包括实施例一或二的液晶屏背光自适应调整电路，具体的实施方式可参照上述实施例，在此不再赘述。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的电路、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种液晶屏背光自适应调整电路，其特征在于，包括：

光照检测电路，所述光照检测电路检测外部环境光照强度，并根据外部环境光照强度输出不同大小的电压信号给APC芯片U2；

APC芯片U2，所述APC芯片U2将所述电压信号转换为PWM控制信号，并将所述PWM控制信号输出给控制电路；

控制电路，所述控制电路根据所述PWM控制信号控制液晶显示屏内LED背光灯的亮灭，从而控制液晶显示屏的背光亮度。

2.根据权利要求1所述的液晶屏背光自适应调整电路，其特征在于，所述光照检测电路包括光敏二极管D1、反馈电阻R1和运算放大器U1，所述光敏二极管D1的阳极接地，所述光敏二极管D1的阴极连接反馈电阻R1的第一端，反馈电阻R1的第二端连接所述运算放大器U1的输出端，所述运算放大器U1的同相输入端连接所述光敏二极管D1的阴极，所述运算放大器U1的反相输入端经电阻R2接地。

3.根据权利要求1所述的液晶屏背光自适应调整电路，其特征在于，所述APC芯片U2采用GP9303。

4.根据权利要求1所述的液晶屏背光自适应调整电路，其特征在于，所述自适应调整电路还包括RC滤波电路，所述RC滤波电路被配置在所述光照检测电路和所述APC芯片U2之间。

5.根据权利要求4所述的液晶屏背光自适应调整电路，其特征在于，所述自适应调整电路还包括TVS二极管D2，所述TVS二极管D2被配置在所述光照检测电路和所述RC滤波电路之间。

6.根据权利要求1所述的液晶屏背光自适应调整电路，其特征在于，所述自适应调整电路还包括光电耦合器U3，所述光电耦合器U3被配置在所述APC芯片U2和所述控制电路之间。

7.根据权利要求6所述的液晶屏背光自适应调整电路，其特征在于，所述APC芯片U2和所述光电耦合器U3之间还连接有电阻R5，所述电阻R5用于防止信号反灌。

8.根据权利要求6所述的液晶屏背光自适应调整电路，其特征在于，所述控制电路包括PNP三极管Q1，所述PNP三极管Q1的基极连接所述光电耦合器U3的输出端，所述PNP三极管Q1的集电极接地，所述PNP三极管Q1的发射极接电源，且所述PNP三极管Q1的发射极和电源之间配置所述液晶显示屏的LED背光灯。

9.根据权利要求1所述的液晶屏背光自适应调整电路，其特征在于，所述控制电路包括NPN三极管Q2，所述NPN三极管Q2的基极连接所述APC芯片U2的输出端，所述NPN三极管Q2的发射极接地，所述NPN三极管Q2的集电极接电源，且所述NPN三极管Q2的集电极和电源之间配置所述液晶显示屏的LED背光灯。

10.一种充电桩，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的液晶屏背光自适应调整电路。

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