一種低功耗觸摸按鍵應用的設計方法

引言
觸摸式按鍵隨著iPod等消費類電子的流行而迅速發展，這一方面因為相關技術的不斷進步，可以提供更加穩定的性能；另一方面也因為同類電子產品的基本功能趨同，生產商更加關注如何為用戶提供舒適、便捷、具有創意的人機交互界面。在這一點上，與傳統機械式按鍵相比，觸摸式按鍵有著其無法比擬的巨大優勢。
現有市場上的觸摸式按鍵方案，其工作原理都是檢測手指觸摸引起的電路微小變化量，進而將其轉化為邏輯上的按鍵開關操作。在諸多檢測方法中，又以電容式檢測居多，這種檢測方法在掃描時需對電容的充放電，因此不可避免會增加產品功耗。對于一些功耗敏感的應用來說，如何實現低功耗的觸摸按鍵是關鍵技術環節。
Cypress作為電容式觸摸按鍵芯片領域的領導者，一直致力提供高效、可靠、貼近用戶需求的芯片與解決方案。本文即基于Cypress的CY8C22x45系列芯片，介紹了一種低功耗觸摸按鍵應用設計方法。
2.低功耗設計方法
如圖 1所示，對于電容式觸摸按鍵，手指的觸摸會改變感應電容Cx，當檢測電路對Cx充放電時，Cx值的變化會引起電路信號變化，通過一定的檢測電路可以測量出該變化，從而判斷手指是否存在。不過，系統整體功耗因為頻繁的掃描Cx的大小而增加。

對于輸入電壓一定的系統來說，其功耗主要取決于平均工作電流，即
Powerave = Vdd * Iave[2] 公式1
其中，Vdd是系統工作電壓，Iave是系統平均工作電流。從公式1中可以看出，系統的功耗由系統的平均工作電流決定。降低平均工作電流的方法通常有兩種：第一種是在不改變系統有效工作時間的前提下降低系統的工作電流；第二種減少系統的有效工作時間，增加系統的休眠時間。往往只采用第一種辦法不能將平均工作電流降低到一個理想的水平，所以需要結合第二種的方法。在觸摸按鍵系統的實際工作中將，相當一部分時間系統處于無任何按鍵按下的空閑狀態。在這段時間內可以用軟件將系統配置為休眠模式。觸摸按鍵芯片一般都提供休眠模式，該模式具有很低工作電流。因此，如果能夠合理安排系統工作時間，令其空閑時進入休眠模式，就可降低平均工作電流，從而減少系統功耗。