泰矽微重磅发布超高集成度车规触控芯片TCAE10
2024-11-17
来源：泰矽微
市场背景
智能按键和智能表面作为汽车智能化的重要部分，目前正处于快速发展阶段，电容式触摸按键凭借其操作便利性与小体积的优势，在汽车内饰表面的应用越来越广泛。对于空调控制面板、档位控制器、座椅扶手、门饰板、车顶控制器等多路开关的智能表面需要使用到较多的MCU管脚与片内资源，泰矽微TCAE12系列芯片可以很好地满足此类应用的需求。
此外，还存在另一大类应用如阅读灯、车窗控制按键、门把手、脚踢等需要使用少量按键，但在体积与成本等方面要求较高，市场需要更优化的方案以满足对成本与体积的要求。
泰矽微的TCAE10x系列（以下简称TCAE10）就是针对于成本和空间要求更高的需求所开发的一款高集成度、低成本、小体积的自容式混合信号触摸芯片。TCAE10除秉承TCAE12系列触控芯片所具有的功能集成和优越性能外，还进一步集成LIN收发器与高压电源供电，并集成硬件防水模拟模块，大幅提升防水效果，降低整体功耗，以及进一步提升了触控信噪比和稳定性。
TCAE10是目前全球唯一一款可同时实现超高集成度和超高触控性能的车规触控单芯片解决方案。TCAE10实现了对国外芯片的全面超越，宣告了泰矽微在全球车规触控芯片领域的绝对领导地位！
产品特色
工作电压5.5V~18V，支持40V抛负载电压
低功耗深度睡眠功耗50uA，支持LIN唤醒
集成高压LDO
ARM Cortex M0 内核，48MHz 高频时钟，64 KB带ECC Flash和4 KB SRAM
集成5个通道的自容电容检测，电容充放电频率可调并支持调频模式
支持模拟方式屏蔽电极功能
9路GPIO，其中5个通道支持ADC输入，包括一对差分输入通道
14 位SAR ADC，500K SPS用于快速电容采样
支持失调电压补偿的PGA，1x-16x可调增益
支持SPI和UART串口
4路16 bit PWM
集成LIN收发器物理层
数据链路层符合LIN2.x和J2602标准
LIN接口支持115Kbps高速模式和20Kbps常规模式的切换
内部集成温度传感器，室温精度范围±3°C
独立的SWD高速烧写接口，用于产线的快速烧录，大幅提高生产效率
供电管脚VS符合ISO7637 和ISO16750浪涌、瞬态电压标准
封装DFN16 3mm*4mm
AEC-Q100 Grade 1，Tj=-40°C~150 °C
芯片内部框图
图 1 系统框架图
产品优势
极简的的外围器件节省整体BOM成本
产品设计阶段充分考虑EMC要求，只需很少外围器件即可满足汽车EMC要求。
全国产化产业链单晶片设计提升性价比和可靠性
TCAE10采用了领先的全国产化产业链混合信号单晶圆工艺，将高压模拟、嵌入式存储以及其它模拟与数字外设集成于单一晶片，同时对芯片功能和性能的极致优化，在成本、性能等方面取得更好的平衡。
高性能自容式电容检测
TCAE10的应用框图如图2所示，模拟方式屏蔽电极功能提供良好的防水性能，Shield通道工作时，跟随检测通道的的波形如图3和图4所示
基于电荷平衡原理的电容检测方式提供高信噪比和抗干扰性能，SNR信噪比波形如图5
可调电容检测充放电时间和频率
自定义充放电次数和频率平衡性能和功耗
调频模式改善对外辐射
模拟开关模式充放电降低充放电时电压上升和下降沿，降低对外辐射
成熟的基线跟踪算法应对复杂的外部环境变化
图 2 TCAE10 典型应用
图 3 1次检测周期的（CH1-黄色屏蔽电极波形， CH2-绿色触摸电极波形）
图 4 1次充放电的Shield波形（CH1-黄色触摸电极波形， CH2-绿色屏蔽电极波形）
图 5 SNR高信噪比
低功耗
得益于TCAE10的单晶片设计，内部单元之间的功耗模式可以灵活配置以满足各种应用场景对功耗模式的要求。
典型应用场景，支持LIN唤醒模式下，芯片待机功耗可以实现小于50uA的指标，可以轻松满足几乎所有车厂对零部件功耗的要求，并给外围辅助电路留出足够的功耗裕量。
高生产效率
独立的SWD调试和烧录接口，满足产线快速程序烧录和调试的需求。
良好的LIN兼容性
TCAE10 LIN收发器和数据链路层基于泰矽微成熟的LIN 收发器IP设计，可以很好满足LIN2.X和SAEJ2602:2021等最新的LIN兼容性要求。
优异的EMC特性
TCAE10从芯片设计阶段就重点考虑了EMC问题，在电源管理、LDO等电路设计中增加了必要的防护措施，提高了PSRR性能，使得TCAE10方案可轻松通过ISO7637、ISO16750、ISO11452、CISPR25、SAEJ2962-1等相关EMC标准的测试。
高工作环境温度
TCAE10支持最高150℃工作环境温度，有效满足小体积、高亮度阅读灯等高温应用场景的需求。
典型应用场景
包括阅读灯、门把手、尾门脚踢、方向盘离手检测、车窗升降开关等（图6-图9）。
图 6 1路或2路阅读灯
图 7 门把手（单开关或双开关）
图 8 尾门脚踢检测
图 9 方向盘离手检测（单区，2区或3区模式，可选的屏蔽电极）
生态，工具和技术支持
为了便于用户快速进行方案的评估，助力项目快速落地，泰矽微提供TCAE10的EVK开发板供用户使用，并提供完整的SDK开发包。
图 10 生态工具包
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