USB 充电器的电磁干扰如何导致电容式触摸屏出现故障?

电器工程 USB 电磁兼容 触摸屏
2022-01-20 14:41:14

USB 充电器的电磁干扰会导致移动设备上的触摸屏出现故障,出现灵敏度降低或误触等症状。例如,请参阅http://forum.xda-developers.com/showthread.php?t=1784773

从电气角度来看,来自 USB 充电器的 EMI 如何导致电容式触摸屏出现故障?我可以理解 EMI 如何导致无线电通信失败,但我不明白它会如何导致触摸屏出现故障。

1个回答

触摸屏具有发射 (Tx) 和接收 (Rx) 电极,这些电极用透明的氧化铟锡 (ITO) 绘制,形成交叉迹线矩阵,每个 Tx-Rx 结都具有特征电容。人的手指基本上是改变 RX 和 TX 电极之间互电容的接地。该网络对电荷变化(即电容变化)非常敏感。

典型的充电器使用反激电路拓扑。它们产生的干扰波形很复杂,并且在充电器之间变化很大,具体取决于电路细节和输出电压控制策略。干扰幅度变化很大,具体取决于制造商分配给开关变压器屏蔽的设计工作量和单位成本。

使这种干扰难以过滤的典型 EMI 参数包括:

  • 波形复杂,由脉宽调制方波和 LC 振铃组成
  • 额定负载下的频率为 40–150 kHz,脉冲频率或跳跃循环操作在非常轻负载时将频率降至 < 2 kHz
  • 电压电平高达输入峰值电压的二分之一 = Vrms / sqrt(2)

这些干扰电压从触摸屏设备内部和外部的源电容耦合。这些干扰电压会导致触摸屏内的电荷移动,这可能与由于手指触摸屏幕而测得的电荷移动相混淆。

这种形式的 EMI 有许多耦合路径,可能会破坏 TX/RX 电极电容测量:内部(设备中的屏蔽不良)、外部寄生(手指设备引入闭合接地回路等)。设计不良的充电器或屏蔽不良的设备(或两者兼有)可能会出现触摸屏问题。