MSP430FR2633触摸芯片如何选择TVS管

         TI的触摸芯片MSP430FR2633触摸方案可以支持接近感应, 一般情况下,接近感应的PCB Sensor会放到靠近机器外壳的地方,在产品的EMC测试中会进行抗静电测试,TI的触摸芯片本身可以支持较高的抗静电性,如果要提高这个抗静电线,则需要在接近感应引脚上再并联一个TVS,来增加产品更高的抗静电能力。

         我们首先看一下一个基本的接近感应的原理图, 并读取其内部的三个数值,分别是LTA(Count的平均值),Count(计数值), Threshold(门限),我们看到,当我们人体靠近接近感应PCB Sensor时,Count值降低超过Threshold门限值,一次接近感应被触发,同理在后面也触发了几次接近感应。

图1 正常的接近感应原理图

图2 接近感应监测数据

         如果在接近感应上加一个TVS管(ESD9D5C),对于接近感应会有什么影响?我们会发现芯片即接近感应上电的1分钟内,会出现一直被触发的现象。为什么会出现这种现象呢?分析及解决方案如下,

图3 并联TVS管的接近感应原理图

图4 并联TVS管后接近感应监测数据

         通过MSP430FR2633触摸内部框图,我们发现,如果在电容监测接近感应的外部存在一个可变电容,则会导致接近感应在到达稳态的过程被触发的现象。如果外部的可变电容达到问题后,电容量不再发生变化,则会被MSP430FR2633内部的偏移量模块给抵消掉,不会导致误触发的现象。

图5 MSP430FR2633触摸框图

         那接下来我们分享这个TVS管(ESD9D5C),其实TVS还有一个参数叫Cpf,这个电容会随着频率的变化进行变化,TVS的结电容从上电到稳态,其电容是从0变大到其标称值,最后趋于稳定,这也就导致了Proximity接近感应在上电一段时间出现误触发,正是这个电容导致了上述问题。

图6 ESD9D5C电气参数

         最终的等效模型是在一个TVS管上并联了一个可变电容,在系统上电的开始阶段这个电容由暂态向稳态的过程中导致了,接近感应被误触发

图7 并联TVS及电容后的等效模型

   

       同时我们也做了相关的测试,验证了11pf和0.3pf不同参数的TVS管对接近感应的影响以及如何选择TVS管来解决接近感应被误触发的问题。

图8 Cpf=0.3pF的TVS电气参数

     

       同一条件下测试并联11pF TVS 和0.3pF TVS对接近感应内部监测数据的影响,汇总整理成图表如下,

 

 图9 Cj=11pf TVS                                                                                 图10 Cj=0.3pf TVS

       通过图9 和图10,明显看到,将TVS管的结电容降低后,可以大幅度改善对接近感应的影响,最后如果要在接近感应的电路中并联TVS管,则需要选择电容量更小的,比如0.3pF左右的TVS管,解决了TVS管上的电容对接近感应误触发的影响。