MICROCHIP MCP19117 触控式调光LED灯光控制方案

MCP19117 Touch Dimming LED Lighting 

• 软体CVD 的架构原理与介绍:

下图为一标准的触控点的电容分布简易图 。原本 PCB 的走线及触控点本身就有寄生电容的存在；人体本身也有寄生电容的存在。当手指靠近或碰触到触控感应点(Touch  Pad) 时，这时 Cp 与 C_F 就会因电容并联电量相加 Cs 就会变大。反之，触控点没有被触 摸也就没有外在的影响会去改变其寄生电容量。CVD 的内涵就是测量这单位时间内电容上 的电压变化来判断是否有触摸或接近感应点。

	CP: 触控点的寄生电容 CF: 手指的电容 Cs: 触控点的电容总和 (并联效应)

一 : 正向的预充电准备:

由下图可以很清楚的看出取样电容 (C_HOLD) 透过内部的设定，将 C_HOLD  接到 VDD 将其充电到 VDD。而外部的触控点 则是透过 I/O 脚接地将寄生电容的电荷先放光。

 

二 : CHOLD 开始放电取得电位的平衡并转换

关闭外部触控点的接地使其浮接，再来取样电容 (C_HOLD) 透过 ADC通道的设定直接连接到外部的触控点，这时 C_HOLD 的电荷就会往外流向触控点的寄生电容Cpad。因为外部的寄生容量很小，很快的这放电就会取得一个电荷的平衡电压点。这个时候启动 ADC 做转换就可以得到触控按键的正向充放电的数值。

 

三 : CHOLD负向充、放电的切换

其实经由步骤一及步骤二的处理，我们已经可以分办出触控按键的动作。但为加强按键对杂讯的抗干扰能力，在步骤三里做了一次负向的充放电的动作。也就是将外面的寄生电容先充饱到 Vdd，C_HOLD  则透过内部的 设定连接到地将电荷先放光。

 
四 : CPAD  与 CHOLD 之间的电位平衡

当触摸点的寄生电容 (C_PAD) 充饱电荷之后，经由内部开关的切换连接到 C_HOLD 时，电荷将取的平衡。这时启动 ADC 做转换以取得反向平衡电压数值。

五 : 正向及负向 CPAD 及 CHOLD  的电压变化

此图很明显地画出正、负两种 充放电的电压变化。

1. C_HOLD (红色)充电到 VDD ，C_PAD (蓝色) 放电到 Vss 阶段。
2. C_HOLD 向 C_PAD 放电的阶段
3. 大、小水库取的平衡的阶 段，ADC 开始转换
4. 负向预充电开始，C_PAD 充电 到 VDD，C_HOLD 接地将电荷放尽 到 0 V 。
5. C_PAD 向 C_HOLD 放电取的电荷 上的平衡后进行 ADC 的转换
   
   

 六 : 如何判断按键有被触摸?

如何判断按键有被触摸呢?

在 CVD 的波形图示里，VB点的转换电压值及VA 转换点的电压值之间的差异电压ΔV 就可以判断出是否有按键。此图所显示的是有按键及没有按键时的波形，同时也可以看出其ΔV 电 压的差异。借由此种判断触控按键 是否按下，这样的侦测方式可以得到更大的差值，大大的提高了触控的稳定。为了更有效率 ，在 ADC 对内部的取样电容( CHold)做转换时，软体立即切换至 Pad 的寄生电容开始做预充电的动作，如此预充电的做法可加快触控按键扫描的时间而不影响其精确度。

以上就是最简单的 C VD 原理说明。看起来似乎只要有ADC就可以做 CVD 的量测。
其实，只要是有内建 10-bit ADC的MCU，不管是 8、16 或 32-bit的MCU都可以实现软体 CVD 的功能。

 

• PCB Layout 注意事项

 

 

1. 所有触控感应器都可以共同使用一条 Guard 的输出。mTouch 会以顺序扫描方式进行感测。所以 Guard 在主动驱动防护时，触控感应器在扫描的情况下是不会影响其它的感应器。

2. 适当的在没使用到的区域补铺上、下层的地网，并增加灌孔以降低彼此之间阻抗达大最佳的抗干扰能力。

3. 在 PCB Layout 的正面: 触控感应点(Pad)的大小不建议小于 5mm 的直径，理想的触控点的Layout 最好是大于 10mm 的直径。

4. 在PCB Layout 的正面:围绕在触控感应点周围 Guard 环形线宽应该约 0.3 ~ 1.5mm 的宽度，并与触控感应点约有 0.3 ~ 2mm 的距离。

5. 在PCB Layout 的背面:从触控感应器开始拉线到 MCU 之后接脚的这一段 PCB 走线也是很重要的，建议使用 0.15mm ~ 1.2mm 的线宽。该Guard Line 与触控拉线之间的间距可以小到 0.4mm，

最好以 Pad 的形状在背面 加入 Guard 防护 (如红色 PCB 背面的 Tx Layout 方式)。

6. 为降低来自感应点高频杂讯干扰，在感应器拉线进入MCU接脚之前须串个10K (建议值)的电阻。

这电阻最大的功能是: 一. 保护感应器的输入脚避免 ESD 的损坏。

 

与内部电容形成一 个低通滤波器可将高频杂讯滤掉， (滤波电容尽量靠近 MCU 的接脚，如 此可获得较大的滤波效果)。 

• mTouch 相关学习资源与下载

更多的触控知识请至Microchip CAE 空中教室:

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

上课日期:

 

• MCHP 的MU 线上教学:

Microchip University (MU)—需要先注册后登入才能观看

https://mu.microchip.com/

 

• MPLAB X IDE 介绍:

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

 

• MPLAB X IDE 的提示与技巧:

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

 

• MPLAB Code Configurator (MCC)介绍

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

 

• MCHP 的MU 线上教学:

Microchip University (MU)—需要先注册后登入才能观看

https://mu.microchip.com/

 

• MPLAB X IDE 介绍:

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

 

• MPLAB X IDE 的提示与技巧:

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

 

• MPLAB Code Configurator (MCC)介绍

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

 

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**本文内容(含图片)转载自Microchip 官方网站