隨著技術的發展，觸摸感應技術正日益受到更多關注和應用，電容式觸摸按鍵可以穿透絕緣材料外殼（玻璃、塑料等等），準確無誤地偵測到手指的有效觸摸，并保證了產品的靈敏度、穩定性、可靠性等不會因環境條件的改變或長期使用而發生變化，并具有防水和抗干擾能力。

與傳統的機械按鍵相比，電容式觸摸按鍵不僅美觀時尚，而且壽命長、功耗小、成本低、體積小，持久耐用。只要輕輕觸碰，就可以實現對按鍵的開關控制，量化調節甚至方向控制。現在電容式觸摸按鍵已經廣泛應用于遙控器、燈具調光、各類開關以及車載、小家電和家用電器控制界面等應用中。

中微愛芯推出的一款16鍵電容式觸摸芯片AiP5916，可替代匯頂科技(GOODIX)的HA3516。該芯片目前可批量供應，有需要的客戶可在國芯思辰官網進行樣品申請，或者撥打0755-82565229/0755-82565116詢價訂購。

概述

AiP5916是一款16通道多用途的電容式觸摸按鍵電路，適合多種形式的觸摸按鍵控制。

AiP5916內置靈活的、多功能的寄存器，MCU可以通過I2C接口配置AiP5916內部寄存器來調整靈敏度、工作模式等參數以適應不同的應用要求。AiP5916有16個按鍵通道，在不作為按鍵使用時，也可以配置成通用的GPIO口。

主要特點

●電容式觸摸按鍵：16通道；

●GPIO：16通道（不作為觸摸按鍵使用時）；

●通信接口：I2C通信接口；

●INT輸出按鍵中斷信號；

●高信噪比（SNR) 120 : 1，抗噪性能業界領先；

●高靈敏度：亞克力玻璃面板厚度可達15mm。靈敏度通過寄存器調節，并且每個按鍵靈敏度可單獨調節；

●環境參數自適應：自動適應外界環境變化（比如溫濕度變化），保證靈敏度的一致性及穩定性；

●超低功耗；

●工作頻率1MHz，典型電流：70μA@5V；

●工作頻率500KHz，典型電流：43μA@5V；

●工作頻率250KHz，典型電流：30μA@5V；

●工作頻率125KHz，典型電流：23μA@5V；

●深度睡眠模式，最大電流：1μA@5V；

●內置LDO：提高抗噪性能，并減少系統成本；

●按鍵識別模式：單鍵模式和多鍵模式；

●工作溫度：-40℃~+85℃；

●工作電壓：2.2V~5.5V；

●封裝：QFN24、SSOP24

應用

AiP5916可替代傳統機械式按鈕，廣泛應用于電磁爐、微波爐、抽油煙機、冰箱、消毒柜等家電產品。

觸摸按鍵原理

兩塊導體（極板）中間夾著一塊絕緣體（介質）就能構成電容器。對觸摸按鍵而言，PCB板上的金屬感應焊盤就是電容的一個極板，而周圍的覆銅或手指構成了另一個極板，PCB材料本身或者PCB板上覆蓋的介質就是電容中間的絕緣體，因而構成一個電容器。

當沒有手指觸摸時，只有基準電容Cp，當有手指觸摸時，“按鍵”通過手指就形成了電容Cf，從而產生電容的變化。電容變化引起芯片內部振蕩頻率或充放電時間的變化，使芯片內部能夠檢測到觸摸發生，從而產生觸發信號。電容的變化率越大，觸摸就越容易檢測到。

觸摸按鍵PCB設計

觸摸按鍵最關鍵的應用設計是在PCB的設計上，為了獲得穩定且較高的靈敏度，應遵循以下原則：

●PCB基準電容值小

●基準電容穩定抗噪

●盡量獲得大的電容變化

1、感應Pad形狀及尺寸

感應Pad可以是任何形狀，但還是建議集中在一個正方形或是圓形的長寬比例之內，最大的貼合手指接觸面以確保感應效果良好，應避免設計成窄長的形狀。感應Pad可以用電路板的銅箔來做，也可以采用軟性電路板(FPC)，ITO或銀漆印刷等導電物質來完成。

感應Pad的尺寸與面板厚度有關，以下是矩形尺寸對應的參考表：

上表為感應Pad的最小尺寸，如果空間允許，感應Pad越大越好。必須注意在感應Pad周圍不需要圍繞地線，如果一定要圍繞地線，則地線距離感應Pad至少196.85mil（5mm）。

2、布局與走線

電路布局開始前請先設計規劃并布局好觸摸按鍵，再去設計布局其他腳位。雙面PCB布局時建議PCB的頂層最好只放置觸摸按鍵的感應Pad，不要放置其他零件。PCB的底層則放置IC與其他被動元件。建議PAD走線在底層，并在PAD上過孔。單面板一般建議使用觸摸彈簧片，彈簧片的Pad引線放在頂層或底層都可以。

PCB板的空間允許的話，IC盡量放在PCB板中間位置，以使IC到各個感應Pad的連線盡量等長。感應Pad與感應Pad之間的距離建議大于5mm(間距越大，相互干擾越小)。感應Pad到IC引腳的走線盡量短和細，線寬小于或等于10mil（0.254mm），觸摸按鍵到IC引腳盡量避免走跳線。如果空間允許，可以在信號線兩側距離78.74mil（2mm）加上地線以減少干擾。

感應Pad應遠離PCB邊緣來減少雜訊干擾，且走線最好遠離高頻信號線，不能與高頻信號線平行，必要時請以垂直方式橫跨高速信號線。

高頻信號與感應信號位于不同層的處理

高頻信號與感應信號位于同層的處理

3、鋪地

為了使Cpx最小化，頂層可以鋪實地或者進行網格鋪地，而底層進行30%的網格鋪地（建議網格線寬0.25mm，網格大小為1mm×1mm）。底層不鋪地一定程度能夠提高靈敏度，但注意感應Pad正下方不能有其他電路板或者金屬。

底層感應Pad正下方網格鋪地

底層感應Pad正下方不鋪地

4、靈敏度調節

中微愛芯單鍵、雙鍵、三鍵和五鍵的靈敏度可通過電容來調整，調整范圍從1nF~22nF，電容越大，靈敏度越高。八鍵和十六鍵的靈敏度可通過修改寄存器的值來調整。

同時，感應Pad的面積越大，靈敏度越高，為了保證靈敏度，感應Pad建議一般設計為10mm×10mm以上。

5、電源

觸摸模塊設計時，建議在觸摸芯片的電源處預留LDO的位置，根據實際紋波情況決定是否使用LDO。建議觸摸模塊單獨用LDO穩壓或跟主控共用LDO穩壓，建議不要跟大電流負載共用。使用鋰電池或者干電池的場合，則要考慮長時間使用后的電壓波動對整個觸摸靈敏度的影響。

在許多系統中，由于系統干擾，負載突變的原因，IC電壓會有一定的紋波干擾。為防止這些干擾來達到更好的觸摸效果，推薦加一些濾波電路。

RC濾波

LC濾波

串二極管

RC濾波電路，具有防止系統干擾的作用；LC濾波電路，具有防止較大高頻干擾的作用；串二極管方式，能夠防止電機啟動、蜂鳴器或紅外發射等引起的電壓波動。

6、EMC設計建議

（1）使用退耦電容

觸摸芯片的供電加退耦電容，這可以減小對電源的干擾。一般在接近芯片的 VCC和 GND端并接一個大于10uf電解電容和一個 104 的瓷片電容，就可以起到退耦和旁路的作用。

（2）使用較低的工作電壓

使用3.3V給觸摸芯片供電，可以有效降低觸摸芯片交流脈沖的幅度。

（3）適當加大通道匹配電阻

適當加大觸摸芯片感應通道上串接的匹配電阻阻值，這樣可以降低交流脈沖邊沿的陡峭程度，減小高次諧波。需要注意的是匹配電阻加大后會降低感應的靈敏度。

（4）正確鋪地

無論使用單面PCB板和雙面PCB板，PCB的空白處都建議鋪地，并用地將感應Pad到 IC輸入引腳之間的連線包起來，可以吸收電磁波輻射，提升 EMC指標。