人機(jī)界面(HMI)是用戶與設(shè)備交互的電子設(shè)備，常常與接口終端一起集成到自動(dòng)化系統(tǒng)。本方案是一個(gè)具有接近傳感和LED動(dòng)畫效果的電容式觸控HMI，采用了MSP430FR2522 MCU和LP5569 LED驅(qū)動(dòng)器，可通過(guò)LED引擎控制實(shí)現(xiàn)極低的待機(jī)功耗并減少M(fèi)CU的負(fù)載資源，可應(yīng)用于需要具有出色EMI性能和抗?jié)裥阅艿牡凸腍MI的任何應(yīng)用中，例如掃地機(jī)器人、排油煙機(jī)、廚房排風(fēng)罩、冰箱、冷凍柜和電梯等。

圖1. 方案原型及性能

在家電及工業(yè)系統(tǒng)中，終端設(shè)備制造商對(duì)產(chǎn)品的可靠性越來(lái)越重視，并日益關(guān)心產(chǎn)品的外表吸引力。本方案采用帶有CapTIvate和先進(jìn)LED驅(qū)動(dòng)器技術(shù)的MSP430 MCU，讓方案很容易實(shí)現(xiàn)獨(dú)具特色的個(gè)性。

方案原理

該解決方案可應(yīng)用于需要具有出色EMI性能和抗?jié)裥阅艿牡凸腍MI應(yīng)用中，可通過(guò)LP5569引擎控制實(shí)現(xiàn)更低的系統(tǒng)電流消耗，運(yùn)行預(yù)設(shè)照明圖案時(shí)具有最低的MCU負(fù)載，待機(jī)模式期間具有超低靜態(tài)電流。

圖2. 方案電路圖

方案具有全面診斷和保護(hù)功能，以及出色的抗?jié)裥?，主要特點(diǎn)包括：

(1)利用MSP430FR2522實(shí)現(xiàn)玻璃/塑料面板觸摸按鍵，以及接近喚醒。

(2)利用LP5569實(shí)現(xiàn)RGB三色燈環(huán)的特殊效果(呼吸，閃爍，漸變等)。

(3)利用LP5569配合MSP430FR2522實(shí)現(xiàn)LED閃爍與手觸摸成隨動(dòng)效果。

(1)MSP430FR2522接近感應(yīng)MCU

MSP430FR2522采用CapTIvate技術(shù)，能為暴露于電磁干擾、油、水和油脂的成本敏感型應(yīng)用帶來(lái)電容式感應(yīng)功能，為工業(yè)系統(tǒng)、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)、家電、電動(dòng)工具、家庭娛樂(lè)、個(gè)人音頻應(yīng)用等增加多達(dá)16個(gè)按鈕以及接近感應(yīng)功能。

MSP430FR2522 MCU支持接近感應(yīng)和透過(guò)玻璃、塑料和金屬覆蓋層觸摸，CapTIvate技術(shù)將電容式觸摸和接近感應(yīng)的優(yōu)勢(shì)性能增加到門禁控制面板、灶具、無(wú)線揚(yáng)聲器和電動(dòng)工具等應(yīng)用中。

(2)LP5569 9通道I2C LED驅(qū)動(dòng)器

LP5569器件是2.5V–5.5V電源電壓的可編程、易于使用的9通道I2C LED驅(qū)動(dòng)器，用于為各種LED應(yīng)用制造燈光效果。該器件器配備了一個(gè)用于存儲(chǔ)用戶編程的序列的內(nèi)部SRAM存儲(chǔ)器，以及三個(gè)允許在無(wú)處理器控制的情況下運(yùn)行的可編程LED Engines。

LP5569器件將處理器置于睡眠模式時(shí)，自主運(yùn)行可以降低系統(tǒng)功耗。高效電荷泵支持通過(guò)高VF(甚至通過(guò)2.5V輸入電壓)驅(qū)動(dòng)LED。LP5569 LED驅(qū)動(dòng)器可以根據(jù)LED正向電壓要求自主選擇最佳的電荷泵增益，從而在寬工作電壓范圍內(nèi)保持高效率。

當(dāng)LED未激活時(shí)LP5569器件進(jìn)入省電模式，從而顯著降低空閑電流消耗。靈活的數(shù)字接口允許連接多達(dá)八個(gè)LP5569器件，每個(gè)器件在同一系統(tǒng)中具有唯一的I2C從器件地址，從而支持所有器件之間的燈光效果同步。

LP5569的可編程LED Engines可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立照明控制(無(wú)有源MCU控制)，可在多個(gè)器件之間實(shí)現(xiàn)同步，SRAM存儲(chǔ)器中具有多達(dá)256條指令，用于存儲(chǔ)照明圖案序列。器件具有靈活的調(diào)光控制模式，包括I2C調(diào)光控制、PWM直接輸入調(diào)光，PWM輸入頻率為100Hz至20kHz。

(3)無(wú)電容器LDO

TLV733P是一款尺寸超小且靜態(tài)電流較低的無(wú)電容器低壓降線性穩(wěn)壓器(LDO)，可提供300mA的拉電流和典型值為1%的精度，并且線路和負(fù)載瞬態(tài)性能出色。

TLV733P采用現(xiàn)代無(wú)電容架構(gòu)設(shè)計(jì)，輸入電壓1.4V至5.5V，無(wú)需使用輸入或輸出電容即可確保運(yùn)行穩(wěn)定。移除輸出電容有助于減小解決方案的尺寸，并且可以消除啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流。不過(guò)，TLV733系列在使用陶瓷輸出電容時(shí)也可以穩(wěn)定運(yùn)行。使用輸出電容時(shí)，TLV733還可以在器件上電和使能期間提供折返電流控制。此功能對(duì)于電池供電類器件尤為重要。

TLV733還提供了有源下拉電路，當(dāng)被禁用時(shí)可以使輸出負(fù)載快速放電。典型應(yīng)用包括平板電腦、智能手機(jī)、筆記本和臺(tái)式計(jì)算機(jī)、便攜式工業(yè)和消費(fèi)類產(chǎn)品。

芯齊齊BOM表分析

本方案BOM表共有52個(gè)元器件，包括15個(gè)MLCC電容器，15個(gè)電阻器，12個(gè)LED，1個(gè)插頭，1個(gè)插座，1個(gè)PCB板，4個(gè)9通道RGB LED驅(qū)動(dòng)器(型號(hào)LP5569)，以及MCU(型號(hào)LP5569)、LDO線性穩(wěn)壓器(型號(hào)LP5569)各1個(gè)。

圖3. 方案BOM表

圖4. PCB布線圖樣

該BOM表LED驅(qū)動(dòng)器、LDO有替代方案。MLCC中，除了C4、C6為20%容差，其他都選擇10%的窄容差電容器。

審核編輯：湯梓紅