近些年，在國產(chǎn)汽車的持續(xù)發(fā)力下，汽車內(nèi)外飾的發(fā)展在智能化、科技化和美觀化方向上取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。其中，汽車門把手作為車輛的重要部件，處于不斷創(chuàng)新與迭代發(fā)展階段，在眾多技術(shù)路線中，觸控化成為主流方向之一。傳統(tǒng)的機(jī)械式門把手，無論從美學(xué)還是技術(shù)創(chuàng)新等方面均無法與高速發(fā)展的智能內(nèi)外飾相匹配‌，而觸控門把手以其簡潔的設(shè)計、多樣化和個性化的外觀優(yōu)勢，與車身整體設(shè)計更加融合，實現(xiàn)更好的空氣動力學(xué)性能和美觀度。與此同時，消費(fèi)者期待車輛不僅擁有強(qiáng)大的動力和舒適的駕乘體驗，更希望在每一個細(xì)節(jié)上都能感受到科技的魅力，觸控門把手以其便捷的操作和所彰顯的科技魅力，受到了越來越多消費(fèi)者的青睞‌。

相比較傳統(tǒng)機(jī)械式門把手，觸控門把手也存在一定的局限性和痛點(diǎn)，比如成本更高，電子復(fù)雜度的提升導(dǎo)致故障率更高，觸控的防水誤觸等問題時有發(fā)生，如何更好地解決現(xiàn)有痛點(diǎn)是觸控門把手能否更快速發(fā)展的關(guān)鍵要素。泰矽微作為全球領(lǐng)先的車規(guī)觸控芯片和解決方案提供商，針對快速發(fā)展的汽車觸控門把手市場，基于泰矽微高集成度的觸控芯片TCAE10開發(fā)了一套高可靠性的觸控門把手方案。得益于TCAE10的各項高性能硬件特性、定制化的門把手觸控算法，完整而成熟的軟硬件整體解決方案，很好地改善并解決了現(xiàn)有觸控方案的各類痛點(diǎn)，使得觸控門把手在極端環(huán)境下的觸控性能、防水性能、抗擾性能以及穩(wěn)定性得到了顯著提升。

電容觸控門把手的工作原理

汽車電容觸控門把手的電氣架構(gòu)主要包括主控芯片、電容觸控檢測模塊、通訊模塊以及電源模塊等關(guān)鍵部分。當(dāng)人手靠近或觸摸門把手的感應(yīng)區(qū)域時，由于人體本身是一個導(dǎo)電體，等效成一個電容，當(dāng)人體靠近門把手上的觸摸電極時，會改變電極周圍的電場分布，進(jìn)而使得門把手內(nèi)置的電容傳感器的電容值發(fā)生變化。電容傳感器通過電容觸控檢測模塊或自帶電容觸控檢測模塊的微處理器來檢測這種人體與電極之間電容的微小變化，通常在1皮法以下。當(dāng)電容變化達(dá)到一定閾值時，微處理器判斷有觸摸按鍵事件發(fā)生，同時根據(jù)預(yù)設(shè)的邏輯將這一信息通過通訊模塊傳遞給車輛的無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的控制單元，控制單元判斷用戶的意圖并進(jìn)行身份識別，若確認(rèn)用戶有權(quán)限進(jìn)行操作，則向車門執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送指令，執(zhí)行解鎖或閉鎖操作。

傳統(tǒng)觸控門把手方案

由于傳統(tǒng)的電容觸控檢測芯片的供電系統(tǒng)都是低電壓的，通常是5V或3.3V，且門把手和車機(jī)系統(tǒng)的通信采用電源線載波或LIN通信的方式。

因此，傳統(tǒng)電容式觸控門把手通常有兩種電氣架構(gòu)方案：一種是集成LDO、觸摸檢測芯片、載波通信的分立方案；另一種是集成LDO、觸摸檢測芯片、LIN收發(fā)器的分立方案。

傳統(tǒng)載波通信電容式觸控門把手系統(tǒng)方案框圖

傳統(tǒng)LIN通信電容式觸控門把手系統(tǒng)方案框圖

由于門把手的造型限制，使得門把手的物理空間有限。在局促狹小的空間里，既要兼顧門把手的觸摸性能，又要兼顧門把手的防水性能、同時還要兼顧門把手的抗擾性能，對電子設(shè)計工程師和結(jié)構(gòu)工程師來說都是極具挑戰(zhàn)的。

泰矽微觸控門把手方案

載波通信電容式觸控門把手系統(tǒng)方案框圖

LIN通信電容式觸控門把手系統(tǒng)方案框圖

方案優(yōu)勢

● 高信噪比

TCAE10采用基于電荷平衡原理的高性能自容式電容檢測技術(shù)，能夠為用戶提升高信噪比和高抗擾性能，可調(diào)電容檢測充放電時間和頻率，可以匹配各種門把手外殼。針對不同外形和材質(zhì)的門把手可以輕松達(dá)到5:1以上的信噪比。

觸摸電極SNR波形如下圖：

● 優(yōu)異的EMC性能

TCAE10采用泰矽微自有專利電容檢測技術(shù)，可以極大限度地隔絕電源線上的噪音，以及加入跳頻和展頻模式，使得使用TCAE10的門把手方案具有優(yōu)良的抗擾性能。

充放電波形如下圖：

● 優(yōu)異的防水性能

TCAE10芯片內(nèi)部集成硬件防水模塊，能極大降低水滴對電容觸摸的影響，從而大幅提升觸摸門把手的防水效果。

● 高集成度低成本單芯片解決方案

泰矽微的TCAE10觸摸芯片內(nèi)部集成了高壓LDO、支持電源線載波通信模塊和LIN收發(fā)器，在保證門把手的觸摸性能、防水性能以及抗擾性能的前提下，在降低觸摸門把手設(shè)計難度的同時，極大地降低了電子元器件的BOM成本。

● OTA升級功能

支持OTA升級功能，方便對軟件進(jìn)行升級，有效降低成品報廢率。

● 提供完整的觸控門把手解決方案

泰矽微為用戶提供定制化的門把手觸控算法，完整而成熟的軟硬件整體解決方案，包括各種調(diào)試工具、EVK、Demo，盡可能減少客戶端的開發(fā)工作量，縮短客戶的開發(fā)周期。

泰矽微的觸控檢測芯片TCAE10，以及完善、可靠的系統(tǒng)解決方案，很好地解決了傳統(tǒng)觸控門把手的“既要、又要、還要”的三大痛點(diǎn)。使得觸控門把手在極端環(huán)境下的觸控性能、防水性能、抗擾性能以及穩(wěn)定性得到了顯著提升。

TCAE10的特性

● 工作電壓5.5V~18V，支持40V拋負(fù)載電壓

● ARM Cortex M0內(nèi)核，48MHz高頻時鐘，64KB帶ECC Flash和4KB SRAM

● 集成高壓LDO

● 集成LIN收發(fā)器物理層

● LIN數(shù)據(jù)鏈路層符合LIN2.x和J2602標(biāo)準(zhǔn)

● LIN接口支持115Kbps高速模式和20Kbps常規(guī)模式

● 低功耗，深度睡眠功耗50uA，支持LIN喚醒

● 集成5個自容電容檢測通道，電容充放電頻率可調(diào)并支持調(diào)頻模式

● 支持屏蔽電極功能

● 14bit SAR ADC

● 9路GPIO，其中5個通道路支持ADC輸入，其中包括一對差分輸入通道

● 支持失調(diào)電壓補(bǔ)償?shù)腜GA，1x-16x可調(diào)增益

● 支持4路16bit PWM

● 支持SPI和UART串口通信

● 支持獨(dú)立的SWD高速燒寫接口

● 內(nèi)部集成溫度傳感器，室溫精度范圍±3°C

● 電源端符合ISO7637和ISO16750浪涌、瞬態(tài)電壓標(biāo)準(zhǔn)

● 封裝DFN16 3mm*4mm

● AEC-Q100 Grade 1，Tj=-40°C~150 °C

軟硬件開發(fā)包及技術(shù)支持