MICROCHIP MCP19117 觸控式調(diào)光LED燈光控制方案

MCP19117 Touch Dimming LED Lighting 

· 軟體CVD 的架構(gòu)原理與介紹:

下圖為一標(biāo)準(zhǔn)的觸控點(diǎn)的電容分布簡易圖 。原本 PCB 的走線及觸控點(diǎn)本身就有寄生電容的存在；人體本身也有寄生電容的存在。當(dāng)手指靠近或碰觸到觸控感應(yīng)點(diǎn)(Touch  Pad) 時(shí)，這時(shí) Cp 與 CF 就會(huì)因電容并聯(lián)電量相加 Cs 就會(huì)變大。反之，觸控點(diǎn)沒有被觸 摸也就沒有外在的影響會(huì)去改變其寄生電容量。CVD 的內(nèi)涵就是測量這單位時(shí)間內(nèi)電容上 的電壓變化來判斷是否有觸摸或接近感應(yīng)點(diǎn)。

CP: 觸控點(diǎn)的寄生電容

CF: 手指的電容

Cs: 觸控點(diǎn)的電容總和 (并聯(lián)效應(yīng))     

一 : 正向的預(yù)充電準(zhǔn)備:

由下圖可以很清楚的看出取樣電容 (CHOLD) 透過內(nèi)部的設(shè)定，將 CHOLD  接到 VDD 將其充電到 VDD。而外部的觸控點(diǎn) 則是透過 I/O 腳接地將寄生電容的電荷先放光。

二 : CHOLD 開始放電取得電位的平衡并轉(zhuǎn)換

關(guān)閉外部觸控點(diǎn)的接地使其浮接，再來取樣電容 (CHOLD) 透過 ADC通道的設(shè)定直接連接到外部的觸控點(diǎn)，這時(shí) CHOLD 的電荷就會(huì)往外流向觸控點(diǎn)的寄生電容Cpad。因?yàn)橥獠康募纳萘亢苄?，很快的這放電就會(huì)取得一個(gè)電荷的平衡電壓點(diǎn)。這個(gè)時(shí)候啟動(dòng) ADC 做轉(zhuǎn)換就可以得到觸控按鍵的正向充放電的數(shù)值。

三 : CHOLD負(fù)向充、放電的切換

其實(shí)經(jīng)由步驟一及步驟二的處理，我們已經(jīng)可以分辦出觸控按鍵的動(dòng)作。但為加強(qiáng)按鍵對雜訊的抗干擾能力，在步驟三里做了一次負(fù)向的充放電的動(dòng)作。也就是將外面的寄生電容先充飽到 Vdd，CHOLD  則透過內(nèi)部的 設(shè)定連接到地將電荷先放光。

 四 : CPAD  與 CHOLD 之間的電位平衡

當(dāng)觸摸點(diǎn)的寄生電容 (CPAD) 充飽電荷之后，經(jīng)由內(nèi)部開關(guān)的切換連接到 CHOLD 時(shí)，電荷將取的平衡。這時(shí)啟動(dòng) ADC 做轉(zhuǎn)換以取得反向平衡電壓數(shù)值。

五 : 正向及負(fù)向 CPAD 及 CHOLD  的電壓變化

此圖很明顯地畫出正、負(fù)兩種 充放電的電壓變化。

1. CHOLD (紅色)充電到 VDD ，CPAD (藍(lán)色) 放電到 Vss 階段。

2. CHOLD 向 CPAD 放電的階段

3. 大、小水庫取的平衡的階 段，ADC 開始轉(zhuǎn)換

4. 負(fù)向預(yù)充電開始，CPAD 充電 到 VDD，CHOLD 接地將電荷放盡 到 0 V 。

5. CPAD 向 CHOLD 放電取的電荷 上的平衡后進(jìn)行 ADC 的轉(zhuǎn)換

 六 : 如何判斷按鍵有被觸摸?

如何判斷按鍵有被觸摸呢?

在 CVD 的波形圖示里，VB點(diǎn)的轉(zhuǎn)換電壓值及VA 轉(zhuǎn)換點(diǎn)的電壓值之間的差異電壓ΔV 就可以判斷出是否有按鍵。此圖所顯示的是有按鍵及沒有按鍵時(shí)的波形，同時(shí)也可以看出其ΔV 電 壓的差異。借由此種判斷觸控按鍵 是否按下，這樣的偵測方式可以得到更大的差值，大大的提高了觸控的穩(wěn)定。為了更有效率 ，在 ADC 對內(nèi)部的取樣電容( CHold)做轉(zhuǎn)換時(shí)，軟體立即切換至 Pad 的寄生電容開始做預(yù)充電的動(dòng)作，如此預(yù)充電的做法可加快觸控按鍵掃描的時(shí)間而不影響其精確度。

以上就是最簡單的 C VD 原理說明?？雌饋硭坪踔灰蠥DC就可以做 CVD 的量測。

其實(shí)，只要是有內(nèi)建 10-bit ADC的MCU，不管是 8、16 或 32-bit的MCU都可以實(shí)現(xiàn)軟體 CVD 的功能。

· PCB Layout 注意事項(xiàng)

1. 所有觸控感應(yīng)器都可以共同使用一條 Guard 的輸出。mTouch 會(huì)以順序掃描方式進(jìn)行感測。所以 Guard 在主動(dòng)驅(qū)動(dòng)防護(hù)時(shí)，觸控感應(yīng)器在掃描的情況下是不會(huì)影響其它的感應(yīng)器。

2. 適當(dāng)?shù)脑跊]使用到的區(qū)域補(bǔ)鋪上、下層的地網(wǎng)，并增加灌孔以降低彼此之間阻抗達(dá)大最佳的抗干擾能力。

3. 在 PCB Layout 的正面: 觸控感應(yīng)點(diǎn)(Pad)的大小不建議小于 5mm 的直徑，理想的觸控點(diǎn)的Layout 最好是大于 10mm 的直徑。

4. 在PCB Layout 的正面:圍繞在觸控感應(yīng)點(diǎn)周圍 Guard 環(huán)形線寬應(yīng)該約 0.3 ~ 1.5mm 的寬度，并與觸控感應(yīng)點(diǎn)約有 0.3 ~ 2mm 的距離。

5. 在PCB Layout 的背面:從觸控感應(yīng)器開始拉線到 MCU 之后接腳的這一段 PCB 走線也是很重要的，建議使用 0.15mm ~ 1.2mm 的線寬。該Guard Line 與觸控拉線之間的間距可以小到 0.4mm，最好以 Pad 的形狀在背面 加入 Guard 防護(hù) (如紅色 PCB 背面的 Tx Layout 方式)。

6. 為降低來自感應(yīng)點(diǎn)高頻雜訊干擾，在感應(yīng)器拉線進(jìn)入MCU接腳之前須串個(gè)10K (建議值)的電阻。

這電阻最大的功能是: 一. 保護(hù)感應(yīng)器的輸入腳避免 ESD 的損壞。

與內(nèi)部電容形成一 個(gè)低通濾波器可將高頻雜訊濾掉， (濾波電容盡量靠近 MCU 的接腳，如 此可獲得較大的濾波效果)。 

· mTouch 相關(guān)學(xué)習(xí)資源與下載

更多的觸控知識(shí)請至Microchip CAE 空中教室:

http://www.microchip.com.tw/modules/tadnews/page.php?ncsn=2&nsn=41#PageTab7

· MPLAB X IDE 介紹:

https://mu.microchip.com/intro-to-the-mplab-x-ide-dev2-tc

· MPLAB X IDE 的提示與技巧:

https://mu.microchip.com/mplab-x-tc

· MPLAB Code Configurator (MCC)介紹

https://mu.microchip.com/mplab-code-configurator-dev4-tc

· MCHP 的MU 線上教學(xué):

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https://mu.microchip.com/

· MPLAB X IDE 介紹:

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**本文內(nèi)容(含圖片)轉(zhuǎn)載自Microchip 官方網(wǎng)站

?場景應(yīng)用圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢

DEPA 芯片內(nèi)有高度整合之8位元MCU/ PWM 控制器/電源穩(wěn)壓器/ Gate Driver

1.芯片整合在5*5 mm 之QFN 包裝可以有效縮減產(chǎn)品面積; 2.使用硬體ADC 與軟體判斷方式達(dá)到觸控之功能、毋需專用IC 3.整合類比控制元件使穩(wěn)定度可以提高; 4.擁有類比的反應(yīng)速度與數(shù)位控制的靈活性; 5.免費(fèi)的軟體開發(fā)環(huán)境; 6.透過AUSART 或I2C 讀取或設(shè)定設(shè)備之工況。

?方案規(guī)格

1.Vin: 12V(Typ.)

2. Vout:  25V (OVP)

3. VLED: 3.6V * 6 = 21.6V

4. ILED: 350mA +/- 5%

5. 0% - 16 % PWM Dimming, 17-100% Constant Current Dimming.