基于泰矽微TCAE10芯片的触控门把手方案

市场背景

近些年，在国产汽车的持续发力下，汽车内外饰的发展在智能化、科技化和美观化方向上取得了突飞猛进的发展。其中，汽车门把手作为车辆的重要部件，处于不断创新与迭代发展阶段，在众多技术路线中，触控化成为主流方向之一。传统的机械式门把手，无论从美学还是技术创新等方面均无法与高速发展的智能内外饰相匹配‌，而触控门把手以其简洁的设计、多样化和个性化的外观优势，与车身整体设计更加融合，实现更好的空气动力学性能和美观度。与此同时，消费者期待车辆不仅拥有强大的动力和舒适的驾乘体验，更希望在每一个细节上都能感受到科技的魅力，触控门把手以其便捷的操作和所彰显的科技魅力，受到了越来越多消费者的青睐‌。

相比较传统机械式门把手，触控门把手也存在一定的局限性和痛点，比如成本更高，电子复杂度的提升增加了故障率，触控的防水误触等问题时有发生，如何更好地解决现有痛点是触控门把手能否更快速发展的关键要素。泰矽微作为全球领先的车规触控芯片和解决方案提供商，针对快速发展的汽车触控门把手市场，基于泰矽微高集成度的触控芯片TCAE10开发了一套高可靠性的触控门把手方案。得益于TCAE10的各项高性能硬件特性、定制化的门把手触控算法，完整而成熟的软硬件整体解决方案，很好地改善并解决了现有触控方案的各类痛点，使得触控门把手在极端环境下的触控性能、防水性能、抗扰性能以及稳定性得到了显著提升。

电容触控门把手的工作原理

汽车电容触控门把手的电气架构主要包括主控芯片、电容触控检测模块、通讯模块以及电源模块等关键部分。当人手靠近或触摸门把手的感应区域时，由于人体本身是一个导电体，等效成一个电容，当人体靠近门把手上的触摸电极时，会改变电极周围的电场分布，进而使得门把手内置的电容传感器的电容值发生变化。电容传感器通过电容触控检测模块或自带电容触控检测模块的微处理器来检测这种人体与电极之间电容的微小变化，通常在1皮法以下。当电容变化达到一定阈值时，微处理器判断有触摸按键事件发生，同时根据预设的逻辑将这一信息通过通讯模块传递给车辆的无钥匙进入系统的控制单元，控制单元判断用户的意图并进行身份识别，若确认用户有权限进行操作，则向车门执行机构发送指令，执行解锁或闭锁操作。

传统触控门把手方案

由于传统的电容触控检测芯片的供电系统都是低电压的，通常是5V或3.3V，且门把手和车机系统的通信采用电源线载波或LIN通信的方式。

因此，传统电容式触控门把手通常有两种电气架构方案：一种是集成LDO、触摸检测芯片、载波通信的分立方案；另一种是集成LDO、触摸检测芯片、LIN收发器的分立方案。

传统载波通信电容式触控门把手系统方案框图

传统LIN通信电容式触控门把手系统方案框图

由于门把手的造型限制，使得门把手的物理空间有限。在局促狭小的空间里，既要兼顾门把手的触摸性能，又要兼顾门把手的防水性能、同时还要兼顾门把手的抗扰性能，对电子设计工程师和结构工程师来说都是极具挑战的。

泰矽微触控门把手方案

载波通信电容式触控门把手系统方案框图

LIN通信电容式触控门把手系统方案框图

泰矽微触控门把手方案优势

高信噪比

TCAE10采用基于电荷平衡原理的高性能自容式电容检测技术，能够为用户提升高信噪比和高抗扰性能，可调电容检测充放电时间和频率，可以匹配各种门把手外壳。针对不同外形和材质的门把手可以轻松达到5:1以上的信噪比。

触摸电极SNR波形如下图：

优异的EMC性能

TCAE10采用泰矽微自有专利电容检测技术，可以极大限度地隔绝电源线上的噪音，以及加入跳频和展频模式，使得使用TCAE10的门把手方案具有优良的抗扰性能。

充放电波形如下图：

优异的防水性能

TCAE10芯片内部集成硬件防水模块，能极大降低水滴对电容触摸的影响，从而大幅提升触摸门把手的防水效果。

高集成度低成本单芯片解决方案

泰矽微的TCAE10触摸芯片内部集成了高压LDO、支持电源线载波通信模块和LIN收发器，在保证门把手的触摸性能、防水性能以及抗扰性能的前提下，在降低触摸门把手设计难度的同时，极大地降低了电子元器件的BOM成本。

OTA升级功能

支持OTA升级功能，方便对软件进行升级，有效降低成品报废率。

提供完整的触控门把手解决方案

泰矽微为用户提供定制化的门把手触控算法，完整而成熟的软硬件整体解决方案，包括各种调试工具、EVK、Demo，尽可能减少客户端的开发工作量，缩短客户的开发周期。

泰矽微的触控检测芯片TCAE10，以及完善、可靠的系统解决方案，很好地解决了传统触控门把手的“既要、又要、还要”的三大痛点。使得触控门把手在极端环境下的触控性能、防水性能、抗扰性能以及稳定性得到了显著提升。

TCAE10产品特性

工作电压5.5V~18V，支持40V抛负载电压

ARM Cortex M0内核，48MHz高频时钟，64KB带ECC Flash和4KB SRAM

集成高压LDO

集成LIN收发器物理层

LIN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

低功耗，深度睡眠功耗50uA，支持LIN唤醒

集成5个自容电容检测通道，电容充放电频率可调并支持调频模式

支持屏蔽电极功能

14bit SAR ADC

9路GPIO，其中5个通道路支持ADC输入，其中包括一对差分输入通道

支持失调电压补偿的PGA，1x-16x可调增益

支持4路16bit PWM

支持SPI和UART串口通信

支持独立的SWD高速烧写接口

内部集成温度传感器，室温精度范围±3°C

电源端符合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

软硬件开发包及技术支持

目前泰矽微可提供该方案的完整软硬件参考设计及配套文档，具体可通过[e-mail]咨询。

2019年9月泰矽微正式成立，总部位于上海张江，目前在北京、南京、深圳均设有分子公司。公司核心团队成员来自Atmel、TI、Marvell、On Semi、海思等国际知名芯片厂商，均拥有20多年芯片、产品研发经验和销售资源。

公司成立以来始终专注于各类高性能专用模拟、模数混合芯片，聚焦车规和工业类专用芯片，致力于打造具有国际水准的平台型芯片企业，通过自主创新已积累了近百项发明专利，并已经获得数十项行业领域的重要奖项。短短几年时间已经完成十余款产品流片，并在车规触控、氛围灯、马达驱动、信号链、电池管理等方向的产品成功实现量产，卓越的产品及服务获得了多个头部客户的认可。

泰矽微在创立之初即获得资本青睐，目前连续完成数轮重量级融资，累计超4亿元，分别引入了包括武岳峰、浦东国资委、韦尔半导体、科博达、星宇股份、重庆睿博、联益控股等各类产业资本与资源平台，打通产业链上下游，加速泰矽微进入国产半导体头部企业的发展步伐。