MICROCHIP MCP19117 触控式调光LED灯光控制方案

作者：时间：2023-06-29来源：大大通收藏

MCP19117 Touch Dimming LED Lighting

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/202306/448125.htm

· 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 CF 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 (CHOLD) 透过内部的设定，将 CHOLD 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 (CHOLD) 透过 ADC通道的设定直接连接到外部的触控点，这时 CHOLD 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，CHOLD 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 (CPAD) 充饱电荷之后，经由内部开关的切换连接到 CHOLD 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. CHOLD (红色)充电到 VDD ，CPAD (蓝色) 放电到 Vss 阶段。

2. CHOLD 向 CPAD 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，CPAD 充电到 VDD，CHOLD 接地将电荷放尽到 0 V 。

5. CPAD 向 CHOLD 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

· 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