MICROCHIP MCP19117 觸控式調光LED燈光控制方案

MCP19117 Touch Dimming LED Lighting 

· 軟體CVD 的架構原理與介紹:

下圖為一標準的觸控點(diǎn)的電容分布簡(jiǎn)易圖 。原本 PCB 的走線(xiàn)及觸控點(diǎn)本身就有寄生電容的存在；人體本身也有寄生電容的存在。當手指靠近或碰觸到觸控感應點(diǎn)(Touch  Pad) 時(shí)，這時(shí) Cp 與 CF 就會(huì )因電容并聯(lián)電量相加 Cs 就會(huì )變大。反之，觸控點(diǎn)沒(méi)有被觸 摸也就沒(méi)有外在的影響會(huì )去改變其寄生電容量。CVD 的內涵就是測量這單位時(shí)間內電容上 的電壓變化來(lái)判斷是否有觸摸或接近感應點(diǎn)。

CP: 觸控點(diǎn)的寄生電容

CF: 手指的電容

Cs: 觸控點(diǎn)的電容總和 (并聯(lián)效應)     

一 : 正向的預充電準備:

由下圖可以很清楚的看出取樣電容 (CHOLD) 透過(guò)內部的設定，將 CHOLD  接到 VDD 將其充電到 VDD。而外部的觸控點(diǎn) 則是透過(guò) I/O 腳接地將寄生電容的電荷先放光。

二 : CHOLD 開(kāi)始放電取得電位的平衡并轉換

關(guān)閉外部觸控點(diǎn)的接地使其浮接，再來(lái)取樣電容 (CHOLD) 透過(guò) ADC通道的設定直接連接到外部的觸控點(diǎn)，這時(shí) CHOLD 的電荷就會(huì )往外流向觸控點(diǎn)的寄生電容Cpad。因為外部的寄生容量很小，很快的這放電就會(huì )取得一個(gè)電荷的平衡電壓點(diǎn)。這個(gè)時(shí)候啟動(dòng) ADC 做轉換就可以得到觸控按鍵的正向充放電的數值。

三 : CHOLD負向充、放電的切換

其實(shí)經(jīng)由步驟一及步驟二的處理，我們已經(jīng)可以分辦出觸控按鍵的動(dòng)作。但為加強按鍵對雜訊的抗干擾能力，在步驟三里做了一次負向的充放電的動(dòng)作。也就是將外面的寄生電容先充飽到 Vdd，CHOLD  則透過(guò)內部的 設定連接到地將電荷先放光。

 四 : CPAD  與 CHOLD 之間的電位平衡

當觸摸點(diǎn)的寄生電容 (CPAD) 充飽電荷之后，經(jīng)由內部開(kāi)關(guān)的切換連接到 CHOLD 時(shí)，電荷將取的平衡。這時(shí)啟動(dòng) ADC 做轉換以取得反向平衡電壓數值。

五 : 正向及負向 CPAD 及 CHOLD  的電壓變化

此圖很明顯地畫(huà)出正、負兩種 充放電的電壓變化。

1. CHOLD (紅色)充電到 VDD ，CPAD (藍色) 放電到 Vss 階段。

2. CHOLD 向 CPAD 放電的階段

3. 大、小水庫取的平衡的階 段，ADC 開(kāi)始轉換

4. 負向預充電開(kāi)始，CPAD 充電 到 VDD，CHOLD 接地將電荷放盡 到 0 V 。

5. CPAD 向 CHOLD 放電取的電荷 上的平衡后進(jìn)行 ADC 的轉換

 六 : 如何判斷按鍵有被觸摸?

如何判斷按鍵有被觸摸呢?

在 CVD 的波形圖示里，VB點(diǎn)的轉換電壓值及VA 轉換點(diǎn)的電壓值之間的差異電壓ΔV 就可以判斷出是否有按鍵。此圖所顯示的是有按鍵及沒(méi)有按鍵時(shí)的波形，同時(shí)也可以看出其ΔV 電 壓的差異。借由此種判斷觸控按鍵 是否按下，這樣的偵測方式可以得到更大的差值，大大的提高了觸控的穩定。為了更有效率 ，在 ADC 對內部的取樣電容( CHold)做轉換時(shí)，軟體立即切換至 Pad 的寄生電容開(kāi)始做預充電的動(dòng)作，如此預充電的做法可加快觸控按鍵掃描的時(shí)間而不影響其精確度。

以上就是最簡(jiǎn)單的 C VD 原理說(shuō)明?？雌饋?lái)似乎只要有ADC就可以做 CVD 的量測。

其實(shí)，只要是有內建 10-bit ADC的MCU，不管是 8、16 或 32-bit的MCU都可以實(shí)現軟體 CVD 的功能。

· PCB Layout 注意事項

1. 所有觸控感應器都可以共同使用一條 Guard 的輸出。mTouch 會(huì )以順序掃描方式進(jìn)行感測。所以 Guard 在主動(dòng)驅動(dòng)防護時(shí)，觸控感應器在掃描的情況下是不會(huì )影響其它的感應器。

2. 適當的在沒(méi)使用到的區域補鋪上、下層的地網(wǎng)，并增加灌孔以降低彼此之間阻抗達大最佳的抗干擾能力。

3. 在 PCB Layout 的正面: 觸控感應點(diǎn)(Pad)的大小不建議小于 5mm 的直徑，理想的觸控點(diǎn)的Layout 最好是大于 10mm 的直徑。

4. 在PCB Layout 的正面:圍繞在觸控感應點(diǎn)周?chē)?Guard 環(huán)形線(xiàn)寬應該約 0.3 ~ 1.5mm 的寬度，并與觸控感應點(diǎn)約有 0.3 ~ 2mm 的距離。

5. 在PCB Layout 的背面:從觸控感應器開(kāi)始拉線(xiàn)到 MCU 之后接腳的這一段 PCB 走線(xiàn)也是很重要的，建議使用 0.15mm ~ 1.2mm 的線(xiàn)寬。該Guard Line 與觸控拉線(xiàn)之間的間距可以小到 0.4mm，最好以 Pad 的形狀在背面 加入 Guard 防護 (如紅色 PCB 背面的 Tx Layout 方式)。

6. 為降低來(lái)自感應點(diǎn)高頻雜訊干擾，在感應器拉線(xiàn)進(jìn)入MCU接腳之前須串個(gè)10K (建議值)的電阻。

這電阻最大的功能是: 一. 保護感應器的輸入腳避免 ESD 的損壞。

與內部電容形成一 個(gè)低通濾波器可將高頻雜訊濾掉， (濾波電容盡量靠近 MCU 的接腳，如 此可獲得較大的濾波效果)。 

· mTouch 相關(guān)學(xué)習資源與下載

更多的觸控知識請至Microchip CAE 空中教室:

http://www.microchip.com.tw/modules/tadnews/page.php?ncsn=2&nsn=41#PageTab7

· MPLAB X IDE 介紹:

https://mu.microchip.com/intro-to-the-mplab-x-ide-dev2-tc

· MPLAB X IDE 的提示與技巧:

https://mu.microchip.com/mplab-x-tc

· MPLAB Code Configurator (MCC)介紹

https://mu.microchip.com/mplab-code-configurator-dev4-tc

· MCHP 的MU 線(xiàn)上教學(xué):

Microchip University (MU)—需要先注冊后登入才能觀(guān)看

https://mu.microchip.com/

· MPLAB X IDE 介紹:

https://mu.microchip.com/intro-to-the-mplab-x-ide-dev2-tc

· MPLAB X IDE 的提示與技巧:

https://mu.microchip.com/mplab-x-tc

· MPLAB Code Configurator (MCC)介紹

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**本文內容(含圖片)轉載自Microchip 官方網(wǎng)站

?場(chǎng)景應用圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢

DEPA 芯片內有高度整合之8位元MCU/ PWM 控制器/電源穩壓器/ Gate Driver

1.芯片整合在5*5 mm 之QFN 包裝可以有效縮減產(chǎn)品面積; 2.使用硬體ADC 與軟體判斷方式達到觸控之功能、毋需專(zhuān)用IC 3.整合類(lèi)比控制元件使穩定度可以提高; 4.擁有類(lèi)比的反應速度與數位控制的靈活性; 5.免費的軟體開(kāi)發(fā)環(huán)境; 6.透過(guò)AUSART 或I2C 讀取或設定設備之工況。

?方案規格

1.Vin: 12V(Typ.)

2. Vout:  25V (OVP)

3. VLED: 3.6V * 6 = 21.6V

4. ILED: 350mA +/- 5%

5. 0% - 16 % PWM Dimming, 17-100% Constant Current Dimming.