设计触摸式调光电路

如不想采用机械开关，并想要一个更有创意的卖点，可选用电子触摸开关。如在LED台灯上可以使用单通道的触摸芯片做成触摸感应按键，用来取代传统的机械按键，直接触摸一下触摸PAD就可以实现台灯的开、全亮、半暗、关。由于电子技术的快速进步，电子触摸开关如今已是一个低成本的器件。LED台灯采用触摸按键在结构方面非常简单方便，设计好的触摸按键电路板，直接贴在面板外壳上，然后用后盖压紧（或者其他方式压紧），面壳表面再贴上丝印好的压克力面板，这样整个按键部分就非常美观而且结实。

1.触摸按键方案的优点

①没有任何机械部件，不会磨损，无限寿命，减少后期维护成本。

②其感测部分可以放置到任何绝缘层（通常为玻璃或塑料材料）的后面，很容易制成与周围环境相密封的键盘。以起到防潮防水的作用。

③面板图案随心所欲，按键大小、形状任意设计，字符、商标、透视窗等任意搭配，外形美观、时尚，不褪色、不变形、经久耐用。从根本上解决了各种金属面板以及各种机械面板无法达到的效果。其可靠性和美观设计随意性，可以直接取代现有普通面板（金属键盘、薄膜键盘、导电胶键盘），而且给您的产品倍增活力！

④触摸按键板可提供UART、IIC、SPI等多种接口，满足各种产品接口需求。

2.触摸按键原理概述

在任何两个导电的物体之间都存在电容，电容的大小与介质的导电性质、极板的大小与导电性质、极板周围是否存在导电物质等有关。电容式触摸感应按键实际上只是PCB上的一小块“覆铜焊盘”，触摸按键与周围的“地信号”构成一个感应电容，当手指靠近电容上方区域时，由于人体的导电性，会改变电容的大小。触摸按键芯片检测到电容值大幅升高后，输出开关信号。

图5-16　基于的电容传感器

触摸按键设计受PCB上的寄生电容和温度以及湿度等环境因素的影响，检测系统需持续监控和跟踪此变化并做出基准值调整。基准电容值由特定结构的PCB产生，介质变化时，电容大小亦发生变化。

3.触摸按键芯片

触摸按键虽然是一个比较老的技术，但是由于工艺技术问题，直到最近才用到产品上。有多家供应商提供触摸按键解决方案。其产品就是触摸按键的处理芯片。供应商做的事情就是卖芯片、提供技术支持。世界上主要的供应商有：Cypress、Synaptics、ADI、Quantum、ATlab等。除了专用的触摸按键芯片，也有众多基于MCU集成类的IC，设计人员选择空间较大，可以根据功能的需求和芯片的性价比来选择适合设计需要的IC，也可以自己设计基于MCU的A/D口实现触摸芯片。

下面介绍一款国内厂商的专为LED台灯设计多功能控制芯片QX6001，它是一款双通道电容式触摸控制芯片。QX6001不仅具有简单的开启或关闭触摸开关控制功能，还具有无极调光的控制模式，可实现占空比0～100%的调光。

QX6001是一款双通道电容式的触摸台灯控制芯片，可用单键触摸来控制两路输出。QX6001 应用电路简单，外围器件少，仅需两个电容和一个电阻就可以实现触摸控制功能，加工方便、成本低，并且采用电容式检测方式可实现触摸开关与控制电路相隔离，安全可靠。

QX6001自带一定的负载输出能力，也可以使用外置的NPN 或者NMOS 实现扩流。QX6001 还可以与QX7138 结合使用来实现LED 的恒流驱动。

QX6001采用SOP8 和SOT-23-6 封装，如图5-17所示。(www.xing528.com)

图5-17　QX6001芯片的SOP8 和SOT-23-6 封装

表5-2　芯片QX6001引脚功能表

QX6001在正确识别人体触摸模式的基础上通过内部逻辑电路来实现开关控制功能与无极调光功能。它包括短触和长触两种方式，短触指人体接触触摸端的时间少于预设的时间阈值的情况，该时间阈值可通过外部电阻REXT设定，推荐REXT选择470～510kΩ。短触功能状态表如表5-3所示：

表5-3　芯片QX6001引脚功能表

注：模式1采用LED阳极接OUT1，阴极接地的方式；模式2采用LED阳极接VDD，阴极接OUT1的方式。

长触是指人体接触触摸端的时间大于预设的时间阈值的情况，该时间阈值可通过外部电阻REXT设定，推荐REXT选择510kΩ，并且长触只限于控制OUT2的占空比调节。

当OUT2处于OFF状态时，其占空比为0，此时长触将逐步增加OUT2的占空比直到100%的占空比状态，增加的步长为5%。如果在OUT2的占空比尚未达到100%时长触停止，OUT2将停留在这一占空比状态，下次长触时OUT2的占空比将从这一占空比逐步减小，减小步长为5%。

当OUT2为ON状态时，其占空比为100%，此时长触将逐步减小OUT2的占空比直到0%的占空比状态，减小的步长为5%。如果在OUT2的占空比未减小到0%时长触停止，OUT2将停留在这一占空比状态，下次长触时OUT2的占空比将从这一占空比逐步增加，增加步长为5%。

4.触摸控制电路

QX6001在无极调光模式下的调光时间可以根据客户需求灵活调节，通过改变RC端与VDD端之间的接入电阻R2来改变调光时间长短。外接电阻R2越大，调光频率越低，进行无极调光的过程越长；反之电阻R2越小，调光频率越高，进行无极调光的过程越短。典型的触摸控制电路如图5-18所示。

图5-18　QX6001触摸调光电路

图中R1、C2、C3的值是参考值，需根据绝缘材料、厚度、触摸面积来做调整。R1=2～5K，C2=C3=2～10pF。芯片供电电源需要采用三端稳压IC、RC滤波、LC滤波等电路来防止交流纹波干扰，以保证系统的稳定性能！触摸芯片的电源要求独立供电，不要和其他器件共用同一组电源，要求稳压，尽量降低纹波（小于110mV为佳）。