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(shì),，在汽車(chē)內(nèi)飾表面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,。對(duì)于空調(diào)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(nèi)資源,，泰矽微TCAE12系列芯片可以很好地滿(mǎn)足此類(lèi)應(yīng)用的需求,。

　　此外，還存在另一大類(lèi)應(yīng)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(duì)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(duì)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(hào)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(wěn)定性,。

　　TCAE10是目前全球唯一一款可同時(shí)實(shí)現(xiàn)超高集成度和超高觸控性能的車(chē)規(guī)觸控單芯片解決方案,。TCAE10實(shí)現(xiàn)了對(duì)國(guó)外芯片的全面超越,，宣告了泰矽微在全球車(chē)規(guī)觸控芯片領(lǐng)域的絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)地位！

　　產(chǎn)品特色

• 工作電壓5.5V~18V,，支持40V拋負(fù)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(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(cè),，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(gè)通道支持ADC輸入,，包括一對(duì)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(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)

• 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(dú)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(biāo)準(zhǔn)

• 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(shì)

　　極簡(jiǎn)的的外圍器件節(jié)省整體BOM成本

　　產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(guó)產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈單晶片設(shè)計(jì)提升性?xún)r(jià)比和可靠性

　　TCAE10采用了領(lǐng)先的全國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈混合信號(hào)單晶圓工藝,，將高壓模擬、嵌入式存儲(chǔ)以及其它模擬與數(shù)字外設(shè)集成于單一晶片,，同時(shí)對(duì)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(cè)

　　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(shí),，跟隨檢測(cè)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(cè)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(cè)充放電時(shí)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(duì)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(duì)外輻射

　　成熟的基線(xiàn)跟蹤算法應(yīng)對(duì)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(cè)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(jì)，內(nèi)部單元之間的功耗模式可以靈活配置以滿(mǎn)足各種應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)功耗模式的要求,。

　　典型應(yīng)用場(chǎng)景,，支持LIN喚醒模式下，芯片待機(jī)功耗可以實(shí)現(xiàn)小于50uA的指標(biāo),，可以輕松滿(mǎn)足幾乎所有車(chē)廠(chǎng)對(duì)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(dú)立的SWD調(diào)試和燒錄接口,，滿(mǎn)足產(chǎn)線(xiàn)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(jì),，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(shè)計(jì)階段就重點(diǎn)考慮了EMC問(wèn)題,，在電源管理,、LDO等電路設(shè)計(jì)中增加了必要的防護(hù)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(biāo)準(zhǔn)的測(cè)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(yīng)用場(chǎng)景的需求。

　　典型應(yīng)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(cè),、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(cè)

　　圖 9 方向盤(pán)離手檢測(cè)（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(hù)快速進(jìn)行方案的評(píng)估，助力項(xiàng)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。

　　圖 10 生態(tài)工具包

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