ChipON 在家电控制中的工业级 Flash MCU 及应用方案 上海芯旺微电子技术有限公司 Professional Industry & Automotive Grade MCU 1
议题 ChipON 公司概况 KungFu MCU 简介适用于家电产品的高性价比 KungFu8V 系列 KF8S/TS 电容触摸型 MCU ChipON 加湿器方案 2
公司概况 上海芯旺微电子技术有限公司 (ChipON Micro) 总部位于上海浦东张江高科技园, 专注于工业级 & 汽车级 8 位 MCU 32 位 MCU/DSC 以及高性能模拟类芯片的设计与开发, 公司成立于 2005 年, 现有员工 80 人, 技术研发占 70% ChipON 自主的 KungFu 架构基于多年的研究和积累, 系一种高效的通用处理器平台, 可提供完整的开发环境 (IDE) ANSI C99 标准的 C 编译器 仿真器和编程器 ChipON 工业 & 汽车级 KungFu8 系列 8 位 Flash MCU 基于产品的超低功耗 高抗干扰能力 内嵌可擦写 100 万次 EE 丰富的模拟外设 宽工作电压和宽工作温度范围等特点, 可广泛应用于安防 汽车电子 电机控制 脉冲点火 LED 照明调光 数字电源 电动工具 电容触摸按键和家用电器等行业 3
KungFu8 8 位单片机分类 KF8F 工业汽车级 MCU KF8FXXX KF8FXXXX KF8V 通用高性价比 MCU KF8V111/V327/427;1K-8K KF8S 专用控制类 MCU KF8S100X 电磁炉专用 MCU KF8S110X BLDC 电机控制 MCU KF8TS 触摸按键应用 MCU 2KEY-22KEY 4
适用于家电的 KungFu8V 高性价比单片机 5
KF8V: 高性价比单片机 - 特点 & 资源 模拟外设 500KSPS 12 位 ADC 内部基准电压 1.6V, 精度 ±1% 晶振 16M, 精度 ±1% KungFu8V Core ROM 数字外设 RAM ADC OP CMP PWM LED LCD SSCI Flash 1~8K 字 RAM 144B~1024B 2 个 8 位 PWM1,2 带死区控制的增强型 16 位 PWM4 定时器 2~3 个 LCD/LED 控制电气特性 UART/SPI/I2C 2.6~5.5V 工作,2.6V 系统可以运行 16M 符合准工业标准 工作温度 -40-85 封装形式从 SOP8 到 QFP32 6
KF8V: 高性价比单片机 - 产品 7
KF8V: 高性价比单片机 - 产品 应用推荐型号需要资源 小失调运放 应用推荐型号需要资源 显示 充电器 移动电源 KF8V111/211/216/218 高精度 ADC 高可靠性 搅拌机 / 破壁机 KF8V427/V304 大容量 Flash+RAM 12bit ADC 宽温度范围 12bitADC 直发器 / 卷发器 KF8V111/200 高可靠性 flash, 便于开发性价比高可靠性 智能垃圾桶咖啡机 / 打奶机 KF8V111/216 KF8V200 低功耗 ( 休眠电流 <1uA) 运放高可靠性 flash, 便于开发 养生壶 KF8V327 flash, 便于开发 性价比 高性价比 高可靠性 加湿器 KF8V211 主频调整精度高 12bitADC 电动工具 KF8V111/211/204 flash, 便于开发内部基准 8
KF8S/TS 电容触摸型 MCU 9
KF8S/TS 电容触摸按键应用 2Key&8Pin Pad KF8S1011 Pad 4 种检测频率 控制 Display 16Key&44Pin Slide SENSOR MCU I/O motor MORE... wheel 4 种参考电压 UART/ SPI 通信 Other control KF8xxx 控制 MCU 触摸芯片 MCU 10
触摸设计 材料 介电常数 空气 1.0 Formica( 福米卡 ) 4.6-4.9 玻璃 ( 标准 ) 7.6-8.0 玻璃 ( 陶瓷 ) 6.0 PET 薄膜 3.2 聚碳酸酯 2.9-3.0 丙烯酸 2.8 ABS 2.4-2.1 木表和桌面 1.2-2.5 石膏 ( 石膏板 ) 2.5-6.0 11
KF8TS 触摸按键动态 10V CS 测试 10V 动态射频场感应的传导骚扰抗扰度 (CS) 测试 : 对应标准 : GBT 17626.6-2008/IEC61000-4-6 12
KF8TS 触摸按键动态 10V CS 测试 频率范围 :180KHz-230MHz 测试等级 : 动态 10V 测试结果 :A 信号发生器 衰减器 CDN 耦合网络 13
电容触摸单片机 - 系列 14
电容触摸单片机 -KF8TS 系列 KF8TS2716 具备 22 路触摸按键,8K*16 大空间, 同时集成 LED Driver 等多种功能外设, 真正做到触控合一! 具备更密集的触摸通道, 更好的资源整合, 更优的性价比! 15
KF8TS 触摸按键应用于滑轮滑条方案 按键触摸 VS 滑轮滑条 触摸按键 滑轮滑条 单通道控制单一功能 常用于开关 选择 切换等控制目的 输出范围 = 通道数 需要邻键抑制 多通道共同处理 常用于无极调速 无极调光 音量调节等领域 输出范围 > 通道数 需要邻键感应 16
KF8TS 触摸按键应用于滑轮滑条方案 滑轮滑条形式 滑轮 滑条 七彩调色墙壁开关 滑轮滑条展现的人机接口和应用体验更加接近于手机触摸屏 ChipON 推出的 KF8TS27XX 具有滑轮滑条触摸库 调试简洁, 可调输出范围大, 滑动输出均匀 17
KF8TS 触摸按键应用于滑轮滑条方案 KF8TS27XX 滑轮滑条方案 面板介绍 1. 1602 液晶屏及 RGB 指示灯 2. 电源输入模块及 ICSP 下载调试接口 3. 8pads 滑轮触摸面板 4. KF8F2716 主控 5. 8pads 滑条触摸面板 6. 2pads 按键触摸面板 18
KF8TS 触摸按键应用于滑轮滑条方案 一颗 MCU 实现滑轮 滑条 按键三种形式 PWM RGB 指示灯 滑轮 KF8TS2716 CD4094 滑条 + 按键 - LCD1602 19
KF8TS 触摸按键应用于滑轮滑条方案 提供可靠稳定的滑轮滑条算法 各通道的触摸采样值随着手指在触摸盘上的滑动而逐步变化 算法库运用这些通道数据, 定位到手指所在 X 轴的确切位置 转化成分辨率数据输出 20
KF8TS 触摸墙壁开关解决方案 墙壁开关的发展 传统开关 智能开关 机械面板 使用寿命有限 不防水 湿手操作存在漏电隐患 塑料面板, 不美观, 易老化 无拓展接口 触摸面板 使用寿命长 一体化设计, 防水 防漏电 玻璃面板, 科技感强 可拓展智能控制 21
KF8TS 触摸墙壁开关解决方案 墙壁开关的实物图 传统开关 智能开关 22
KF8TS 触摸墙壁开关解决方案 触摸墙壁开关接线方式介绍 传统开关单火线开关零火线开关 传统开关单火线输入, 开关串入灯泡与火线之间 单火线触摸开关采用单火线取电技术为控制电路供电, 连接方式与传统开关一致 零火线触摸开关采用 AC-DC 电路为控制电路供电, 开关需要接入零线 23
KF8TS 触摸墙壁开关解决方案 单火线触摸开关设计 蜂鸣器 关态供电电路 触摸面板 KF8TS2716 开态供电电路 指示灯 照明灯 可控硅 24
KF8TS 触摸墙壁开关解决方案 KF8TS2716 墙壁开关方案特点 支持三开双控开关 开关之间二线制通信, 同时通过信号线供电 触摸面板整体功耗 150uA( 包含夜间指示灯常亮 50uA) 触摸按键灵敏度中等 (3 press/s) 当使用单开单控接法时, 流过节能灯的交流电流 <10uA, 基本杜绝了节能灯闪烁或者微亮的现象 25
KF8TS 触摸墙壁开关解决方案 KF8TS2716 触摸低功耗设计 工作电流 <300uA@3V 看门狗唤醒电流 <1.7uA@3V 触摸程序采用循环扫描 + 休眠的模式进行设计 如果将一个循环周期设为 T, 触摸扫描时间设为 Ton, 则占空比为 Ton/T 占空比越大, 则触摸越灵敏, 功耗越高 调节占空比可以平衡触摸灵敏度与工作功耗达到设计要求 26
触摸按键的水位检测技术 传统形式 电容触摸 压力转换 电气转换 ( 电阻 电容 电感 ) 电容触摸模块 + 非接触电极 超声波 27
触摸按键的水位检测技术 采用电容触摸的优点 模型差异造成处理方式不同 传感器简单, 成本低 工作电压灵活, 系统简单 产品结构灵活 非接触式, 清洁安全 安装简单, 故障率低 液体接触类似手指触摸 识别模型不同, 水位停留时间不确定 水位需要开机识别 环境跟随机制不同 28
触摸按键的水位检测技术 29
触摸按键的水位检测技术 1 支持多达 8 个检测通道 2 2.3V-5.5V 电压档可选 3 支持 BCD 或 I2C 形式输出 4 支持在线校准 5 提供 DEMO 开发样例 6 专用程序免开发 7 完善的文档系统 30
触摸调试工具 ChipON TS tool 触摸调试工具 实时查看各触摸通道数据 动态观察系统噪声 直观显示指按变化量 31
ChipON 它激式加湿器方案 ChipON 它激式雾化加湿器方案 KF8V111/V211/KF8TS2508 32
ChipON 它激式加湿器方案 一 加湿器产品简述 超声波加湿器采用超声波高频振荡片, 将水雾化为 1-5 μm 的超微粒子 振荡片频率大多数是 2.4MHz 1.7MHz 或者 110K 1.7M 和 2.4M 一般为大功率加湿器或者香薰机使用功率在 6W-20W 不等 小型的微孔雾化器多为 110K 频率 33
ChipON 它激式加湿器方案 二 ChipON 加湿器硬件原理该系统以 KF8V211(A02) SOP-14 为控制核心, 采用它激式振荡电路方案 电路原理图如下 : 34 KF8V211(A02) 作为主控, 输出接近振荡片谐振频率的 PWM 波驱动 MOS 管, 使振荡片工作在最佳工作频率, 通过采样电压 电流信号, 感知工作状态 振荡电路为简单的它激式并联谐振电路 主要元器件参数 :L1 电感 (10uH-22uH),C11(101/1KV),C9(223/1KV),C10(221/1KV),MOS 管耐压 110V, 最大电流 10A, 导通电压小于 5V,R16,R15,R21 需要 1% 精度
ChipON 它激式加湿器方案 该系统以 KF8V111(A02) SOP-8 为控制核心, 该图为微孔雾化器原理图 KF8V111 通过内置高频 16M 主频 PWM 分频输出 110K, 占空比 50%, 让微孔雾化片通过上诉电路谐振从而产生雾化, 雾化器的电流采样口作为预留进行输出电流反馈控制和 PWM 微调整反馈 35
ChipON 它激式加湿器方案 三 追频原理 1.7MHz 振荡片的精度为 ±10% 误差, 也就是在 1.53MHz 1.87MHz 之间, 所以每个雾化片的谐振频率是不一样的 为了达到最好的雾化效果, 需要外部 PWM 波驱动的频率在雾化片的谐振频率附近, 不能相差太多 36
ChipON 它激式加湿器方案 基于 ChipON KF8V211 单片机开发的数字式加湿器, 可以自动追频到谐振点 它是如何实现的呢? 振荡片两端的电压和它的振荡频率的关系呈正太分布的关系, 如下图所示. 通过电压与频率的变化关系, 利用软件算法可实现最佳频率点的追踪, 让雾化片始终工作在最佳频率点 37
ChipON 它激式加湿器方案 四 检水方式 1 自动检水 ChipON 数字式加湿器利用振荡片有水时和无水时的电压特性变化来检测是否有水 正常工作时, 雾化片的震荡电压稳定在一个正常的范围内, 且变化不大 水量减少到一定程度或无水时, 振荡片两端电压会突然增大或上升 通过这样一个变化规律来确定加湿器是否有水 传统检水方法有 : 干簧管 霍尔传感器 电容 超声波 反射光 在这里建议使用传统检水方法 38
ChipON 它激式加湿器方案 检水方式 2 触摸检水 ChipON 推出基于 KF8TS2508 触摸型 MCU 的它激式加湿器方案, 具备数字追频 自动检水 触摸检水三合一功能 ; 安全检水 = 自动检水 + 触摸检水 39
ChipON 它激式加湿器方案 五 ChipON MCU 应用在加湿器上的优势 衡量数字式加湿器最重要的指标就是工作频率与振荡片谐振频率相差不能太大 传统的 MCU PWM 的计算方式是 F=Fosc/(PPx+1), 如图所示 传统 PWM 频率调节分辨率太低, 无法满足精细化追频振荡片谐振频率 而 ChipON MCU 可在高频 PWM 输出情况下, 将分辨度到提高到 6.7KHz 40
设计和销售支持 关注 ChipON 技术论坛 :bbs.21ic.com/iclist-224-1.html ChipON 上海总部联系资源 :021-50275927 ChipON 深圳分部联系资源 :0755-83512148 技术支持资源 :support@chipon-ic.com 访问网站 :www.chipon-ic.com 41
谢谢! 42