購買(mǎi)家用電器時(shí)人們考慮的最重要的因素之一就是產(chǎn)品的外觀(guān)及其支持的高端功能。利用當今高度集成的片上系統（SoC）處理器，設計人員不僅能設計出采用電容式感應技術(shù)的新型用戶(hù)界面（UI），而且還能通過(guò)結合使用其他系統功能來(lái)降低系統成本并縮減板級空間。與此同時(shí)，由于SoC在同一芯片中提供了系統構建所需的眾多組件，從而可加速產(chǎn)品上市進(jìn)程。此外，用于連接多個(gè)器件和進(jìn)行故障調試所需的時(shí)間也得以明顯縮短。

圖1顯示了電磁爐的方框圖。這種電氣設備必須具有以下幾種關(guān)鍵功能：

· 保持鍋的溫度：需要脈寬調制（PWM）來(lái)設置加熱線(xiàn)圈的點(diǎn)火時(shí)長(cháng)。

· 風(fēng)扇控制：需要溫度傳感器和PWM來(lái)驅動(dòng)風(fēng)扇電機。

· 過(guò)流和過(guò)壓保護：需要模數轉換器（ADC）和比較器。

· 鍋的自動(dòng)檢測：需要電磁感應。

· 時(shí)基煮食功能：需要實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）。

· 用戶(hù)界面——顯示屏：需要數字顯示或液晶玻璃顯示驅動(dòng)器。

· 用戶(hù)界面——按鈕：需要電容式觸摸感應和檢測

電容式感應

電容式感應鈕不僅給家電帶來(lái)了時(shí)尚外觀(guān)，而且還避免了磨損問(wèn)題，因此相對機械按鈕成為了首選技術(shù)。許多家電要在液體附近使用，因此需要有防水功能，以免有水情況下造成假觸發(fā)。圖2顯示了電容式傳感器印刷電路板（PCB）的典型布局。將圍繞傳感器（藍色）的交叉網(wǎng)格(hatched pattern)連接至保護電極（而不是接地）就可實(shí)現防水功能。

電極受連接到傳感器的相同信號驅動(dòng)。這樣，當水滴滴落到傳感器上時(shí)，由于交叉網(wǎng)格和傳感器之間沒(méi)有電位差，也沒(méi)有額外的電容耦合到感應器上，因此可以實(shí)現防水功能。如果傳感器完全被水淹沒(méi)，那么安全傳感器(guard sensor)就會(huì )啟用，同時(shí)禁用其它傳感器。

由于許多電器工作電流較大，負載電流和數字開(kāi)關(guān)的變化會(huì )讓電源輸出巨大噪聲/紋波，這可能會(huì )耦合到電容式傳感器并影響用戶(hù)界面的可靠性。遵守以下原理圖和布局指南，并通過(guò)接地線(xiàn)跡布局等技術(shù)可減少電源紋波，從而避免接地彈跳。不過(guò)，徹底消除噪聲是極其困難的。如果參考電壓用電源的+ve線(xiàn)驅動(dòng)，那么可能會(huì )引起電容式感應中的假警報。

通過(guò)在GND和VREF（內部生成）之間切換傳感器，只要在器件規定的工作范圍內，電源的任何變化都不會(huì )造成假觸發(fā)。圖3顯示了傳感器電容在集成電容（Cmod）電壓和GND之間用兩個(gè)非重疊時(shí)鐘Sw1和Sw2切換時(shí)的技術(shù)實(shí)施情況。電路比較器的輸出通過(guò)觸發(fā)器作為定時(shí)器的使能信號，并通過(guò)調節電源來(lái)確保Cmod電壓與參考電壓(Vref)相同。由于輸入端上的任何信號都就n個(gè)時(shí)鐘周期求積分（n取決于分辨率），因此耦合到輸入端上的任何高頻噪聲都會(huì )通過(guò)積分效果被平均。

提高集成度并降低成本

SoC集成的片上外設和硬件功能可能幫助設計人員實(shí)現大多數乃至所有電器功能。例如，圖4顯示了采用SoC（本例中為賽普拉斯的CY8C28645）實(shí)現的帶電容式感應功能的電磁爐的設計方框圖。

CY8C28645還采用雙通道，其專(zhuān)用硬件可同時(shí)掃描兩個(gè)傳感器，以便對用戶(hù)觸摸做出更快速的響應。由于CPU從處理工作中解放出來(lái)，因此CPU能自由地執行其他任務(wù)。

在當今競爭白熱化的消費市場(chǎng)中，家電產(chǎn)品必須具備豐富的功能，因此集成SoC成為了OEM廠(chǎng)商的最佳選擇，該器件不僅能幫助廠(chǎng)商們集成越來(lái)越多的應用功能，而且還可降低系統總成本。集成SoC既適用于電磁爐、微波爐等小家電，也適用于洗衣機、電冰箱等大型家電（不過(guò)大型家電仍需要采用專(zhuān)用控制技術(shù)來(lái)對FOC電機控制等特定功能進(jìn)行控制）。