基于CY8C22545的触摸按键电磁炉设计

　　CY8C22545片上包含有优化的触摸控制逻辑，图3是该器件用于一个通道的CSD触摸感应控制的内部硬件框图。与以往的Cypress触摸产品比较，CY8C22545产品有以下一些特点：

　　1)CY8C22545采用左右两条模拟总线的结构，所有的IO口都可通过模拟开关分别接到左右两边的模拟总线上。所有的IO口都可作为触摸传感器的输入端。另外，CY8C22545内部设计了两套扫描控制逻辑，可支持两个触摸传感器同时进行扫描的操作，这样可以减少总的按键扫描时间。在微波炉等多按键(或滑条)的设计中，这种方式有着独到的优势。

　　2)该器件内部有两个电流源(IDAC)，每个电流源有256级调节范围，可输出0640uA电流，基本可替代各种Capsense精度配置时所采用的外部放电电阻，因此只需要一个外接的充放电电容即可完成感应电容的检测。另外，采用内部IDAC替代外部放电电阻这种方法在做Capsense参数调整时非常方便，无需更换外部电阻即可实现参数的优化配置。当然，客户仍然可以选择使用外部电阻作为Capsense的放电电阻。

　　3)扫描时钟源，计数器和定时器都用专用的资源来支持，不占用任何数字模块资源，因此可以有更多的数字资源用于系统控制。

　　4)另外，由于电路上的优化，每个按键扫描完成后才产生一次中断，因此大大的减少CPU干预时间，使得CPU有更多时间处理其它任务。

　　图3. CSD触摸感应控制逻辑框图

　　3.3 系统设计

　　本设计采用目前市面上比较流行的电磁炉结构，即功率板由一片LM339及一些分立器件构成，而用户接口板由MCU及LED等分立器件构成。功率板实现了包括同步检测，电流负反馈控制，振荡电路，浪涌保护等控制，本文就不再详述。用户接口板实现了触摸感应控制，LED数码管和LED灯扫描驱动，用户菜单管理，IGBT及锅具温度检测，过温保护，供电电源过欠压保护，电磁炉恒功率控制，恒温控制，风扇、蜂鸣器等外设控制以及其他一些系统主控功能。图4是用户接口板的硬件框图。

　　图4. 用户接口控制板框图

　　CY8C22545采用44 pin 的TQFP封装，最多有38个I/O，可支持到37个触摸传感器的输入，因此可满足大多数复杂的用户接口板设计。如果IO数量不能满足需求，用户可以通过SPI接口与外部一片74LS164完成IO口的扩展用于LED等外围器件的驱动。

　　在本设计中，CY8C22545对外部12个触摸感应按键进行检测，SAR10 ADC对各个温度传感器及AC电源的电压和电流进行采样，并使用了三个数字模块分别配置成三个8bit精度的PWM发生器，用于驱动蜂鸣器，控制风扇转速以及产生功率控制用的PWM参考信号。另外，用一个数字模块配置为8bit的定时器，用于固件的时基。如果需要IO扩展，则可用一个数字模块配置为SPI接口以驱动外部串并转换逻辑。

　　恒功率控制和恒温控制是电磁炉主要的两种工作模式。在本系统中分别采用了两个PID闭环控制算法实现恒功率控制和恒温控制。由于这两种系统具有不同的时间参数，需要分别调整设定系统PID参数。

　　无锅检测是电磁炉中一个重要的技术，它包含放置检测和移开检测。放置检测采用脉冲方式。在电磁炉正常工作之前，CY8C22545使主谐振电路打开一个很小的时间，通过计算谐振过零点个数检测谐振电路的振荡次数。当没有锅具时，主谐振电路处于欠阻尼状态，谐振过零点检测端有较多的脉冲产生。有锅具时，主谐振电路处于阻尼状态，此时谐振过零点检测端产生的脉冲较少。CY8C22545能够通过检测脉冲的数量决定是否有锅具存在。移开检测采用了电流检测的方法。当电磁炉正常工作时，工作电流会稳定在一个正常范围内。如果移开锅具，系统的电流会急剧下降到一个较小的范围。CY8C22545可以通过检测电流的急剧下降，判定锅具移开。另外，在CY8C22545输出一个固定占空比PWM的条件下，系统的工作电流会维持在一个特定的范围。CY8C22545也可以通过检测当前电流是否符合当前PWM的占空比来判断锅具是否移开。

　　4.结语

　　采用PSoC CY8C22545的触摸按键电磁炉设计，利用其模拟、数字和触摸感应专用逻辑使整个系统只用了一个PSoC芯片便实现了触摸按键电磁炉的控制功能。结构非常简洁明了，不需要太多的外围元件。在触摸感应的参数调整上非常灵活方便，为客户的设计和生产节省许多调试时间。