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市場(chǎng)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(shì)，在汽車內(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(chǎng)需要更優(yōu)化的方案以滿足對(duì)成本與體積的要求。

泰矽微的TCAE10x系列（以下簡(jiǎn)稱TCAE10）就是針對(duì)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(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(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足汽車EMC要求。

全國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈單晶片設(shè)計(jì)提升性價(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)，可以輕松滿足幾乎所有車廠對(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(jì)，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(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、門把手、尾門腳踢、方向盤離手檢測(cè)、車窗升降開關(guān)等（圖6-圖9）。

圖 6 1路或2路閱讀燈