市場背景

　　智能按鍵和智能表面作為汽車智能化的重要部分，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，在汽車內(nèi)飾表面的應(yīng)用越來越廣泛。對于空調(diào)控制面板、檔位控制器、座椅扶手、門飾板、車頂控制器等多路開關(guān)的智能表面需要使用到較多的MCU管腳與片內(nèi)資源，泰矽微TCAE12系列芯片可以很好地滿足此類應(yīng)用的需求。

　　此外，還存在另一大類應(yīng)用如閱讀燈、車窗控制按鍵、門把手、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，市場需要更優(yōu)化的方案以滿足對成本與體積的要求。

　　泰矽微的TCAE10x系列（以下簡稱TCAE10）就是針對于成本和空間要求更高的需求所開發(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，以及進一步提升了觸控信噪比和穩(wěn)定性。

　　TCAE10是目前全球唯一一款可同時實現(xiàn)超高集成度和超高觸控性能的車規(guī)觸控單芯片解決方案。TCAE10實現(xiàn)了對國外芯片的全面超越，宣告了泰矽微在全球車規(guī)觸控芯片領(lǐng)域的絕對領(lǐng)導(dǎo)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(nèi)核，48MHz 高頻時鐘，64 KB帶ECC Flash和4 KB SRAM

• 集成5個通道的自容電容檢測，電容充放電頻率可調(diào)并支持調(diào)頻模式

• 支持模擬方式屏蔽電極功能

• 9路GPIO，其中5個通道支持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(diào)電壓補償?shù)腜GA，1x-16x可調(diào)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(shù)據(jù)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(guī)模式的切換

• 內(nèi)部集成溫度傳感器，室溫精度范圍±3°C

• 獨立的SWD高速燒寫接口，用于產(chǎn)線的快速燒錄，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(nèi)部框圖

　　圖 1 系統(tǒng)框架圖

　　產(chǎn)品優(yōu)勢

　　極簡的的外圍器件節(jié)省整體BOM成本

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

　　全國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈單晶片設(shè)計提升性價比和可靠性

　　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(shù)字外設(shè)集成于單一晶片，同時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(yīng)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，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(diào)電容檢測充放電時間和頻率

　　自定義充放電次數(shù)和頻率平衡性能和功耗

　　調(diào)頻模式改善對外輻射

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

　　成熟的基線跟蹤算法應(yīng)對復(fù)雜的外部環(huán)境變化

　　圖 2 TCAE10 典型應(yīng)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(shè)計，內(nèi)部單元之間的功耗模式可以靈活配置以滿足各種應(yīng)用場景對功耗模式的要求。

　　典型應(yīng)用場景，支持LIN喚醒模式下，芯片待機功耗可以實現(xiàn)小于50uA的指標，可以輕松滿足幾乎所有車廠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(diào)試和燒錄接口，滿足產(chǎn)線快速程序燒錄和調(diào)試的需求。

　　良好的LIN兼容性

　　TCAE10 LIN收發(fā)器和數(shù)據(jù)鏈路層基于泰矽微成熟的LIN 收發(fā)器IP設(shè)計，可以很好滿足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(shè)計階段就重點考慮了EMC問題，在電源管理、LDO等電路設(shè)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，有效滿足小體積、高亮度閱讀燈等高溫應(yīng)用場景的需求。

　　典型應(yīng)用場景

　　包括閱讀燈、門把手、尾門腳踢、方向盤離手檢測、車窗升降開關(guān)等（圖6-圖9）。

　　圖 6 1路或2路閱讀燈

　　圖 7 門把手（單開關(guān)或雙開關(guān)）

　　圖 8 尾門腳踢檢測

　　圖 9 方向盤離手檢測（單區(qū)，2區(qū)或3區(qū)模式，可選的屏蔽電極）

　　生態(tài)，工具和技術(shù)支持

　　為了便于用戶快速進行方案的評估，助力項目快速落地，泰矽微提供TCAE10的EVK開發(fā)板供用戶使用，并提供完整的SDK開發(fā)包。

　　圖 10 生態(tài)工具包