ST AN4310 Sampling Guía de selección de capacitores para aplicacións de detección táctil
Información do produto
Nome do produto: AN4310 – SampGuía de selección de capacitores ling para aplicacións de detección táctil en MCU
Tipo de produto: Nota de aplicación
Fabricante: STMicroelectronics
Produtos aplicables
| Serie de produtos |
|---|
| Serie STM32F0 |
| Serie STM32F3 |
| Serie STM32L0 |
| Serie STM32L1 |
| Serie STM32L4 |
| Serie STM32L4+ |
| Serie STM32L5 |
| Serie STM32U5 |
| Serie STM32WB |
| Serie STM32WBA |
Instrucións de uso do produto
Sobre o principio de adquisición de transferencia de cargosview
O produto utiliza o principio de adquisición de transferencia de carga para aplicacións de detección táctil. Este principio explícase en detalle no manual de usuario.
Características do condensador
Absorción dieléctrica ou remollo
A absorción dieléctrica, tamén coñecida como remollo, pode afectar o funcionamento e a precisión dos sensores capacitivos. Prodúcese pola carga atrapada no material dieléctrico, o que leva a un voltage compensación no sampcapacitor ling (CS). Este voltage afecta á sensibilidade e pode producir falsas deteccións de proximidade. Para mitigar isto, recoméndase escoller un capacitor cun factor de absorción dieléctrico baixo. Consulte a Táboa 2 para unha comparación dos factores de absorción dieléctrica para diferentes tipos de dieléctricos de capacitores.
Coeficiente de temperatura distinto de cero
Para garantir un funcionamento sen problemas no intervalo de temperatura da aplicación, é importante seleccionar un capacitor cun coeficiente de temperatura estable. Recoméndanse condensadores con dieléctricos como PET, PEN, PPS e NPO xa que teñen características de temperatura máis baixas en comparación cos capacitores cerámicos normais.
SampGuía de selección de capacitores ling para aplicacións de detección táctil en MCU
Introdución
Os capacitores presentan algunhas características non ideais que, por desgraza, limitan o seu uso nalgunhas aplicacións. O obxectivo deste documento é axudar aos deseñadores a seleccionar o s correctoampling capacitor (CS) para as súas aplicacións de detección táctil mediante a investigación das características indesexables máis importantes.
STMicroelectronics ofrece bibliotecas gratuítas de firmware de detección táctil STMTouch, integradas directamente no paquete STM32Cube correspondente (como STM32CubeL4).
Táboa 1. Produtos aplicables
| Tipo | Serie de produtos |
| Microcontroladores | Serie STM32F0, serie STM32F3, serie STM32L0, serie STM32L1, serie STM32L4, serie STM32L4+, serie STM32L5, serie STM32U5, serie STM32WB, serie STM32WBA. |
Remata o principio de adquisición de transferencia de cargaview
Unha aplicación de detección táctil baseada en MCU pode utilizar o principio de adquisición de transferencia de carga, compatible coas bibliotecas de detección táctil STMTouch, para detectar cambios na capacitancia. A capacitancia do electrodo (CX) cárgase a un vol de referencia establetage (VDD para microcontroladores STM32 baseados en Arm® de propósito xeral). A carga transfírese entón a un capacitor coñecido denominado sampling capacitor CS. Esta secuencia repítese ata que o voltage sobre CS alcanza a referencia interna voltage VIH. O número de transferencias necesarias para alcanzar o limiar depende do tamaño da capacitancia do electrodo e representa o seu valor.
Para garantir un funcionamento estable da solución, o número de transferencias necesarias para alcanzar o limiar axústase mediante un filtro de resposta de impulso infinito (IIR) que compensa os cambios ambientais como a temperatura, a fonte de alimentación, a humidade e os obxectos condutores circundantes.
Dado que CS é parte integrante do deseño, débense considerar os efectos non ideais dos capacitores.
Nota: Arm é unha marca rexistrada de Arm Limited (ou das súas filiais) nos EUA e/ou noutros lugares.
Características do condensador
As faltas máis comúns dos capacitores son as seguintes:
- Resistencia en serie
- Inductancia en serie
- Resistencia en paralelo (corrente de fuga)
- Coeficiente de temperatura distinto de cero
- Absorción dieléctrica (DA) ou remollo
- Factor de disipación
As tres características máis importantes que deben ser examinadas son o coeficiente de temperatura distinto de cero, o factor de disipación e a absorción dieléctrica (DA). O efecto destas características non ideais sobre o funcionamento do sistema é examinado brevemente nas seguintes seccións.
Absorción dieléctrica ou remollo
DA ou remollo pode ser prexudicial para o funcionamento e precisión dos sensores capacitivos que dependen dun capacitor de referencia estable.
DA é causada pola carga que se absorbe no dieléctrico e permanece alí durante o período de descarga. A carga volve saír do dieléctrico durante o período de relaxación e provoca un voltage aparecer no capacitor CS. Este fenómeno crea efectivamente un efecto de memoria no capacitor. O tamaño do vol. offsettage depende do tempo de relaxación entre transferencias e do tempo de descarga do capacitor CS. Este fenómeno está ilustrado na seguinte figura.
A carga residual retrocede (IRESIDUAL) a través da resistencia de illamento (IR) para provocar un voltage compensación no capacitor CS. Este voltage inflúe na sensibilidade do sistema reducindo o número de transferencias necesarias para acadar o vol de referencia internatage pode provocar que se produzan deteccións de proximidade falsas.
Ao elixir un capacitor cun factor de absorción dieléctrico baixo, pódese seleccionar un nivel de sensibilidade máis alto, garantindo un deseño máis estable e fiable con deteccións de proximidade melloradas. Consulte a Táboa 2 para unha comparación dos factores de absorción dieléctrica para os diferentes tipos de dieléctricos de capacitores.
Coeficiente de temperatura distinto de cero
Para garantir un funcionamento sen problemas no intervalo de temperatura final da aplicación, o capacitor seleccionado debe presentar un coeficiente de temperatura estable.
Os dieléctricos como PET, PEN, PPS e NPO adoitan ter características de temperatura máis altas que os condensadores cerámicos normais e, polo tanto, recoméndanse.
Factor de disipación
O factor de disipación é unha indicación da perda de enerxía, xeralmente en forma de calor. Os capacitores cun alto factor de disipación provocan un autoquecemento que afecta á capacitancia. Este cambio de capacitancia afecta á súa vez ao número de transferencias de carga necesarias para alcanzar o vol de referencia internatage limiar.
Isto tamén fai fincapé na necesidade de escoller un dieléctrico cun coeficiente de temperatura estable. Consulte a Táboa 2 para unha comparación dos factores de disipación dos distintos dieléctricos.
Comparación de condensadores
A seguinte táboa compara as características máis importantes que deben ser reviewed ao seleccionar un capacitor CS.
Táboa 2. Características dos condensadores de película SMD
| Característica | PET | PEN | PPS | NPO | X7R | Tántalo | |
| Temperatura de funcionamento (°C) | -55 a 125 | -55 a 125 | -55 a 140 | -55 a 125 | -55 a 125 | -55 a 125 | |
| ΔC/C coa temperatura (°C) | ± 5 | ± 5 | ± 1.5 | ± 1 | ± 1 | ± 10 | |
|
Factor de disipación (%) |
1 kHz | 0.8 | 0.8 | 0.2 | 0.1 | 2.5 | 8 |
| 10 kHz | 1.5 | 1.5 | 0.25 | 0.1 | – | – | |
| 100 kHz | 3.0 | 3.0 | 0.5 | 0.1 | – | – | |
| Absorción dieléctrica (%) | 0.5 | 1 | 0.05 | 0.6 | 2.5 | – | |
| ESR | Baixo | Baixo | Moi baixo | Baixo | Moderado a alto | Alto | |
| Fiabilidade | Alto | Alto | Alto | Alto | Moderado | Baixo | |
O dieléctrico PPS (sulfuro de polifenileno) e os capacitores cerámicos NPO teñen un excelente rendemento en todas as categorías. Os capacitores PET (poliéster metalizado) e PEN (naftalato de polifenileno metalizado) tamén funcionan bastante ben e pódense usar en todas as aplicacións de detección táctil.
Hai que evitar os capacitores de tantalio xa que teñen un factor de disipación moi elevado e unha resistencia en serie (ESR) de alta eficacia. Os capacitores cerámicos X7R pódense usar nalgunhas aplicacións cando se require un nivel menos sensible.
Conclusión
Segundo se explicou, o sampas características do capacitor ling xogan un papel importante no funcionamento correcto e estable dunha aplicación de detección capacitiva. En consecuencia, é necesario seleccionalo coidadosamente.
As recomendacións para aplicacións baseadas na biblioteca de detección táctil STMTouch resúmense a continuación:
- Se a solución usa un modo de baixa potencia MCU para reducir o consumo de enerxía global, débense utilizar tipos de capacitores PET, PEN, PPS ou NPO.
- Se a solución usa sensores táctiles lineais ou rotativos, débense utilizar tipos de capacitores PET, PEN, PPS ou NPO.
- Se a solución usa só sensores de teclas táctiles, pódense usar todos os tipos de capacitores excepto o tantalio.
Historial de revisións
Táboa 3. Historial de revisións de documentos
| Data | Versión | Cambios |
| 15-Xul-2013 | 1 | Lanzamento inicial. |
| 11-Xun-2014 | 2 | Engadido soporte para as series STM32L0 e STM8AL. |
|
20-outubro-2015 |
3 |
Táboa 1 actualizada. Engadido soporte para a serie STM32L4. |
|
23-Xaneiro-2019 |
4 |
Actualizado:
|
|
23-Ago-2021 |
5 |
Actualizado:
|
|
10-Xaneiro-2023 |
6 |
Actualizado Sección Introdución no Táboa 1. Produtos aplicables para incorporar a serie STM32WBA.
Actualizouse todo o documento con pequenos cambios. |
AVISO IMPORTANTE - LEA ATENTAMENTE
STMicroelectronics NV e as súas subsidiarias (“ST”) resérvanse o dereito de realizar cambios, correccións, melloras, modificacións e melloras nos produtos ST e/ou neste documento en calquera momento sen previo aviso. Os compradores deben obter a información relevante máis recente sobre produtos ST antes de facer pedidos. Os produtos ST véndense de acordo cos termos e condicións de venda de ST existentes no momento do recoñecemento da orde.
Os compradores son os únicos responsables da elección, selección e uso dos produtos ST e ST non asume ningunha responsabilidade pola asistencia á aplicación ou o deseño dos produtos dos compradores.
ST non concede ningunha licenza, expresa ou implícita, a ningún dereito de propiedade intelectual.
A revenda de produtos ST con disposicións diferentes da información aquí establecida anulará calquera garantía concedida por ST para tal produto.
ST e o logotipo de ST son marcas comerciais de ST. Para obter información adicional sobre as marcas rexistradas ST, consulte www.st.com/trademarks. Todos os outros nomes de produtos ou servizos son propiedade dos seus respectivos propietarios.
A información deste documento substitúe e substitúe a información proporcionada anteriormente en calquera versión anterior deste documento.
© 2023 STMicroelectronics – Todos os dereitos reservados
Documentos/Recursos
 |
ST AN4310 Sampling Guía de selección de capacitores para aplicacións de detección táctil [pdfGuía do usuario AN4310 SampLing Guía de selección de condensadores para aplicacións de detección táctil, AN4310, Sampling Guía de selección de capacitores para aplicacións de detección táctil, Guía de selección para aplicacións de detección táctil, aplicacións de detección táctil, aplicacións de detección, aplicacións |
