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如何解決中小尺寸觸摸屏的電磁幹擾問題

作者:深圳市安百納科技有限公司   時間:2023-07-28

觸摸屏幹擾的另一個潛在來源是電源供電手機充電器的開(kāi)關電源。幹擾通過(guò)手指耦合到觸摸屏上,如圖5所示。小型手機充電器通常有交流電源火線和零線輸入,但沒(méi)有地線連接。充電器是安全隔離的,所以在電源輸入和充電器次級線圈之間沒(méi)有直流連接。然而,這(zhè)仍然會通過(guò)開(kāi)關電源隔離變壓器産生電容耦合。充電器幹擾通過(guò)手指觸摸屏幕而形成(chéng)返回路徑。
充電器幹擾

觸摸屏幹擾的另一個潛在來源是電源供電手機充電器的開(kāi)關電源。幹擾通過(guò)手指耦合到觸摸屏上,如圖5所示。小型手機充電器通常有交流電源火線和零線輸入,但沒(méi)有地線連接。充電器是安全隔離的,所以在電源輸入和充電器次級線圈之間沒(méi)有直流連接。然而,這(zhè)仍然會通過(guò)開(kāi)關電源隔離變壓器産生電容耦合。充電器幹擾通過(guò)手指觸摸屏幕而形成(chéng)返回路徑。

注意:在這(zhè)種(zhǒng)情況下,充電器幹擾是指設備相對(duì)于地的外加電壓。這(zhè)種(zhǒng)幹擾可能(néng)會因其在直流電源和直流地上等值,而被(bèi)描述成(chéng)“共模”幹擾。在充電器輸出的直流電源和直流地之間産生的電源開(kāi)關噪聲,如果沒(méi)有被(bèi)充分濾除,則可能(néng)會影響觸摸屏的正常運行。這(zhè)種(zhǒng)電源抑制比(PSRR)問題是另外一個問題,本文不做讨論。
充電器耦合阻抗
充電器開(kāi)關幹擾通過(guò)變壓器初級-次級繞組漏電容(大約20pF)耦合産生。這(zhè)種(zhǒng)弱電容耦合作用可以被(bèi)出現在充電器線纜和受電設備本身相對(duì)分布式地的寄生并聯電容補償。拿起(qǐ)設備時,并聯電容將(jiāng)增加,這(zhè)通常足以消除充電器開(kāi)關幹擾,避免幹擾影響觸摸操作。當便攜式設備連接到充電器并放在桌面(miàn)上,并且操作人員的手指僅與觸摸屏接觸時,將(jiāng)會出現充電器産生的一種(zhǒng)最壞情況的幹擾。
充電器開(kāi)關幹擾分量

典型的手機充電器采用反激式(flyback)電路拓撲。這(zhè)種(zhǒng)充電器産生的幹擾波形比較複雜,并且随充電器不同而差異很大,它取決于電路細節和輸出電壓控制策略。幹擾振幅的變化也很大,這(zhè)取決于制造商在開(kāi)關變壓器屏蔽上投入的設計努力和單位成(chéng)本。典型參數包括:
波形:包括複雜的脈寬調制方波和LC振鈴波形。頻率:額定負載下40~150kHz,負載很輕時,脈沖頻率或跳周期操作下降到2kHz以下。電壓:可達電源峰值電壓的一半=Vrms/√2。
充電器電源幹擾分量
在充電器前端,交流電源電壓整流生成(chéng)充電器高電壓軌。這(zhè)樣(yàng),充電器的開(kāi)關電壓分量疊加在一個電源電壓一半的正弦波上。與開(kāi)關幹擾相似,此電源電壓也是通過(guò)開(kāi)關隔離變壓器形成(chéng)耦合。在50Hz或60Hz時,該分量的頻率遠低于開(kāi)關頻率,因此,其有效的耦合阻抗相應更高。電源電壓幹擾的嚴重程度取決于對(duì)地并聯阻抗的特性,同時還(hái)取決于觸摸屏控制器對(duì)低頻的靈敏度。

電源幹擾的特殊情況:不帶接地的3孔插頭
額定功率較高的電源适配器(例如筆記本電腦交流适配器),可能(néng)會配置3孔交流電源插頭。爲了抑制輸出端EMI,充電器可能(néng)在内部把主電源的地引腳連接到輸出的直流地。此類充電器通常在火線和零線與地之間連接Y電容,從而抑制來自電源線上的傳導EMI。假設有意使地連接存在,這(zhè)類适配器不會對(duì)供電PC和USB連接的便攜式觸摸屏設備造成(chéng)幹擾。圖5中的虛線框說明了這(zhè)種(zhǒng)配置。
對(duì)于PC和其USB連接的便攜式觸摸屏設備來說,如果具有3孔電源輸入的PC充電器插入了沒(méi)有地連接的電源插座,充電器幹擾的一種(zhǒng)特殊情況將(jiāng)會産生。Y電容將(jiāng)交流電源耦合到直流地輸出。相對(duì)較大的Y電容值能(néng)夠非常有效地耦合電源電壓,這(zhè)使得較大的電源頻率電壓通過(guò)觸摸屏上的手指以相對(duì)較低的阻抗進(jìn)行耦合。

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