市場背景

近些年，在國產汽車的持續發力下，汽車內外飾的發展在智能化、科技化和美觀化方向上取得了突飛猛進的發展。其中，汽車門把手作為車輛的重要部件，處于不斷創新與迭代發展階段，在眾多技術路線中，觸控化成為主流方向之一。傳統的機械式門把手，無論從美學還是技術創新等方面均無法與高速發展的智能內外飾相匹配?，而觸控門把手以其簡潔的設計、多樣化和個性化的外觀優勢，與車身整體設計更加融合，實現更好的空氣動力學性能和美觀度。與此同時，消費者期待車輛不僅擁有強大的動力和舒適的駕乘體驗，更希望在每一個細節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者的青睞?。

相比較傳統機械式門把手，觸控門把手也存在一定的局限性和痛點，比如成本更高，電子復雜度的提升增加了故障率，觸控的防水誤觸等問題時有發生，如何更好地解決現有痛點是觸控門把手能否更快速發展的關鍵要素。泰矽微作為全球領先的車規觸控芯片和解決方案提供商，針對快速發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有觸控方案的各類痛點，使得觸控門把手在極端環境下的觸控性能、防水性能、抗擾性能以及穩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鍵部分。當人手靠近或觸摸門把手的感應區域時，由于人體本身是一個導電體，等效成一個電容，當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，進而使得門把手內置的電容傳感器的電容值發生變化。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。當電容變化達到一定閾值時，微處理器判斷有觸摸按鍵事件發生，同時根據預設的邏輯將這一信息通過通訊模塊傳遞給車輛的無鑰匙進入系統的控制單元，控制單元判斷用戶的意圖并進行身份識別，若確認用戶有權限進行操作，則向車門執行機構發送指令，執行解鎖或閉鎖操作。

傳統觸控門把手方案

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

因此，傳統電容式觸控門把手通常有兩種電氣架構方案：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收發器的分立方案。

傳統載波通信電容式觸控門把手系統方案框圖

傳統LIN通信電容式觸控門把手系統方案框圖

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，對電子設計工程師和結構工程師來說都是極具挑戰的。

泰矽微觸控門把手方案

載波通信電容式觸控門把手系統方案框圖

LIN通信電容式觸控門把手系統方案框圖

泰矽微觸控門把手方案優勢

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，能夠為用戶提升高信噪比和高抗擾性能，可調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的門把手可以輕松達到5:1以上的信噪比。

觸摸電極SNR波形如下圖：

優異的EMC性能

TCAE10采用泰矽微自有專利電容檢測技術，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良的抗擾性能。

充放電波形如下圖：

優異的防水性能

TCAE10芯片內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觸摸芯片內部集成了高壓LDO、支持電源線載波通信模塊和LIN收發器，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，包括各種調試工具、EVK、Demo，盡可能減少客戶端的開發工作量，縮短客戶的開發周期。

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

TCAE10產品特性

工作電壓5.5V~18V，支持40V拋負載電壓

ARM Cortex M0內核，48MHz高頻時鐘，64KB帶ECC Flash和4KB SRAM

集成高壓LDO

集成LIN收發器物理層

LIN數據鏈路層符合LIN2.x和J2602標準

LIN接口支持115Kbps高速模式和20Kbps常規模式

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并支持調頻模式

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

支持失調電壓補償的PGA，1x-16x可調增益

支持4路16bit PWM

支持SPI和UART串口通信

支持獨立的SWD高速燒寫接口

內部集成溫度傳感器，室溫精度范圍±3°C

電源端符合ISO7637和ISO16750浪涌、瞬態電壓標準

封裝DFN16 3mm*4mm

AEC-Q100 Grade 1，Tj=-40°C~150 °C

軟硬件開發包及技術支持

目前泰矽微可提供該方案的完整軟硬件參考設計及配套文檔，具體可通過sales@tinychip.com.cn咨詢。

2019年9月泰矽微正式成立，總部位于上海張江，目前在北京、南京、深圳均設有分子公司。公司核心團隊成員來自Atmel、TI、Marvell、On Semi、海思等國際知名芯片廠商，均擁有20多年芯片、產品研發經驗和銷售資源。

公司成立以來始終專注于各類高性能專用模擬、模數混合芯片，聚焦車規和工業類專用芯片，致力于打造具有國際水準的平臺型芯片企業，通過自主創新已積累了近百項發明專利，并已經獲得數十項行業領域的重要獎項。短短幾年時間已經完成十余款產品流片，并在車規觸控、氛圍燈、馬達驅動、信號鏈、電池管理等方向的產品成功實現量產，卓越的產品及服務獲得了多個頭部客戶的認可。

泰矽微在創立之初即獲得資本青睞，目前連續完成數輪重量級融資，累計超4億元，分別引入了包括武岳峰、浦東國資委、韋爾半導體、科博達、星宇股份、重慶睿博、聯益控股等各類產業資本與資源平臺，打通產業鏈上下游，加速泰矽微進入國產半導體頭部企業的發展步伐。