泰矽微重磅發(fā)布超高集成度車(chē)規觸控芯片TCAE10

市場(chǎng)背景

智能按鍵和智能表面作為汽車(chē)智能化的重要部分，目前正處于快速發(fā)展階段，電容式觸摸按鍵憑借其操作便利性與小體積的優(yōu)勢，在汽車(chē)內飾表面的應用越來(lái)越廣泛。對于空調控制面板、檔位控制器、座椅扶手、門(mén)飾板、車(chē)頂控制器等多路開(kāi)關(guān)的智能表面需要使用到較多的MCU管腳與片內資源，泰矽微TCAE12系列芯片可以很好地滿(mǎn)足此類(lèi)應用的需求。

此外，還存在另一大類(lèi)應用如閱讀燈、車(chē)窗控制按鍵、門(mén)把手、腳踢等需要使用少量按鍵，但在體積與成本等方面要求較高，市場(chǎng)需要更優(yōu)化的方案以滿(mǎn)足對成本與體積的要求。

泰矽微的TCAE10x系列（以下簡(jiǎn)稱(chēng)TCAE10）就是針對于成本和空間要求更高的需求所開(kāi)發(fā)的一款高集成度、低成本、小體積的自容式混合信號觸摸芯片。TCAE10除秉承TCAE12系列觸控芯片所具有的功能集成和優(yōu)越性能外，還進(jìn)一步集成LIN收發(fā)器與高壓電源供電，并集成硬件防水模擬模塊，大幅提升防水效果，降低整體功耗，以及進(jìn)一步提升了觸控信噪比和穩定性。

TCAE10是目前全球唯一一款可同時(shí)實(shí)現超高集成度和超高觸控性能的車(chē)規觸控單芯片解決方案。TCAE10實(shí)現了對國外芯片的全面超越，宣告了泰矽微在全球車(chē)規觸控芯片領(lǐng)域的絕對領(lǐng)導地位！

產(chǎn)品特色

●   工作電壓5.5V~18V，支持40V拋負載電壓

●   低功耗深度睡眠功耗50uA，支持LIN喚醒

●   集成高壓LDO

●   ARM Cortex M0 內核，48MHz 高頻時(shí)鐘，64 KB帶ECC Flash和4 KB SRAM

●   集成5個(gè)通道的自容電容檢測，電容充放電頻率可調并支持調頻模式

●   支持模擬方式屏蔽電極功能

●   9路GPIO，其中5個(gè)通道支持ADC輸入，包括一對差分輸入通道

●   14 位SAR ADC，500K SPS用于快速電容采樣

●   支持失調電壓補償的PGA，1x-16x可調增益

●   支持SPI和UART串口

●   4路16 bit PWM

●   集成LIN收發(fā)器物理層

●   數據鏈路層符合LIN2.x和J2602標準

●   LIN接口支持115Kbps高速模式和20Kbps常規模式的切換

●   內部集成溫度傳感器，室溫精度范圍±3°C

●   獨立的SWD高速燒寫(xiě)接口，用于產(chǎn)線(xiàn)的快速燒錄，大幅提高生產(chǎn)效率

●   供電管腳VS符合ISO7637 和ISO16750浪涌、瞬態(tài)電壓標準

●   封裝DFN16 3mm*4mm

●   AEC-Q100 Grade 1，Tj=-40°C~150 °C

芯片內部框圖

圖1 系統框架圖

產(chǎn)品優(yōu)勢

極簡(jiǎn)的的外圍器件節省整體BOM成本

產(chǎn)品設計階段充分考慮EMC要求，只需很少外圍器件即可滿(mǎn)足汽車(chē)EMC要求。

全國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈單晶片設計提升性?xún)r(jià)比和可靠性

TCAE10采用了領(lǐng)先的全國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈混合信號單晶圓工藝，將高壓模擬、嵌入式存儲以及其它模擬與數字外設集成于單一晶片，同時(shí)對芯片功能和性能的極致優(yōu)化，在成本、性能等方面取得更好的平衡。

高性能自容式電容檢測

■   TCAE10的應用框圖如圖2所示，模擬方式屏蔽電極功能提供良好的防水性能，Shield通道工作時(shí)，跟隨檢測通道的的波形如圖3和圖4所示

■   基于電荷平衡原理的電容檢測方式提供高信噪比和抗干擾性能，SNR信噪比波形如圖5

■   可調電容檢測充放電時(shí)間和頻率

■   自定義充放電次數和頻率平衡性能和功耗

■   調頻模式改善對外輻射

■   模擬開(kāi)關(guān)模式充放電降低充放電時(shí)電壓上升和下降沿，降低對外輻射

■   成熟的基線(xiàn)跟蹤算法應對復雜的外部環(huán)境變化

圖2 TCAE10 典型應用

圖3 1次檢測周期的（CH1-黃色屏蔽電極波形， CH2-綠色觸摸電極波形）

圖4 1次充放電的Shield波形(CH1-黃色觸摸電極波形， CH2-綠色屏蔽電極波形)

圖5 SNR高信噪比

低功耗

得益于TCAE10的單晶片設計，內部單元之間的功耗模式可以靈活配置以滿(mǎn)足各種應用場(chǎng)景對功耗模式的要求。

典型應用場(chǎng)景，支持LIN喚醒模式下，芯片待機功耗可以實(shí)現小于50uA的指標，可以輕松滿(mǎn)足幾乎所有車(chē)廠(chǎng)對零部件功耗的要求，并給外圍輔助電路留出足夠的功耗裕量。

高生產(chǎn)效率

獨立的SWD調試和燒錄接口，滿(mǎn)足產(chǎn)線(xiàn)快速程序燒錄和調試的需求。

良好的LIN兼容性

TCAE10 LIN收發(fā)器和數據鏈路層基于泰矽微成熟的LIN 收發(fā)器IP設計，可以很好滿(mǎn)足LIN2.X和SAEJ2602:2021等最新的LIN兼容性要求。

優(yōu)異的EMC特性

TCAE10從芯片設計階段就重點(diǎn)考慮了EMC問(wèn)題，在電源管理、LDO等電路設計中增加了必要的防護措施，提高了PSRR性能，使得TCAE10方案可輕松通過(guò)ISO7637、ISO16750、ISO11452、CISPR25、SAEJ2962-1等相關(guān)EMC標準的測試。

高工作環(huán)境溫度

TCAE10支持最高150℃工作環(huán)境溫度，有效滿(mǎn)足小體積、高亮度閱讀燈等高溫應用場(chǎng)景的需求。

典型應用場(chǎng)景

包括閱讀燈、門(mén)把手、尾門(mén)腳踢、方向盤(pán)離手檢測、車(chē)窗升降開(kāi)關(guān)等（圖6-圖9）。

圖6 1路或2路閱讀燈

圖7 門(mén)把手（單開(kāi)關(guān)或雙開(kāi)關(guān)）

圖8 尾門(mén)腳踢檢測

圖9 方向盤(pán)離手檢測（單區，2區或3區模式，可選的屏蔽電極）

生態(tài)，工具和技術(shù)支持

為了便于用戶(hù)快速進(jìn)行方案的評估，助力項目快速落地，泰矽微提供TCAE10的EVK開(kāi)發(fā)板供用戶(hù)使用，并提供完整的SDK開(kāi)發(fā)包，具體可通過(guò)sales@tinychip.com.cn咨詢(xún)。

圖10 生態(tài)工具包