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用的需求。

此外，還存在另一大類應用如閱讀燈、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)觸控芯片領域的絕對領導地位！

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(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)鏈單晶片設計提升性價比和可靠性
• TCAE10采用了領先的全國產(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(nèi)部單元之間的功耗模式可以靈活配置以滿足各種應用場景對功耗模式的要求。

典型應用場景，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從芯片設計階段就重點考慮了EMC問題，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ISO7637、ISO16750、ISO11452、CISPR25、SAEJ2962-1等相關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用場景的需求。

典型應用場景

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

圖 6 1路或2路閱讀燈

圖 7 門把手（單開關或雙開關）

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）