充電器干擾
觸摸屏干擾的另一個(gè)潛在來(lái)源是電源供電手機(jī)充電器的開(kāi)關(guān)電源。干擾通過(guò)手指耦合到觸摸屏上,如圖5所示。小型手機(jī)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(jí)線圈之間沒(méi)有直流連接。然而,這仍然會(huì)通過(guò)開(kāi)關(guān)電源隔離變壓器產(chǎn)生電容耦合。充電器干擾通過(guò)手指觸摸屏幕而形成返回路徑。
注意:在這種情況下,充電器干擾是指設(shè)備相對(duì)于地的外加電壓。這種干擾可能會(huì)因其在直流電源和直流地上等值,而被描述成“共!备蓴_。在充電器輸出的直流電源和直流地之間產(chǎn)生的電源開(kāi)關(guān)噪聲,如果沒(méi)有被充分濾除,則可能會(huì)影響觸摸屏的正常運(yùn)行。這種電源抑制比(PSRR)問(wèn)題是另外一個(gè)問(wèn)題,本文不做討論。
充電器耦合阻抗
充電器開(kāi)關(guān)干擾通過(guò)變壓器初級(jí)-次級(jí)繞組漏電容(大約20pF)耦合產(chǎn)生。這種弱電容耦合作用可以被出現(xiàn)在充電器線纜和受電設(shè)備本身相對(duì)分布式地的寄生并聯(lián)電容補(bǔ)償。拿起設(shè)備時(shí),并聯(lián)電容將增加,這通常足以消除充電器開(kāi)關(guān)干擾,避免干擾影響觸摸操作。當(dāng)便攜式設(shè)備連接到充電器并放在桌面上,并且操作人員的手指僅與觸摸屏接觸時(shí),將會(huì)出現(xiàn)充電器產(chǎn)生的一種最壞情況的干擾。
充電器開(kāi)關(guān)干擾分量
典型的手機(jī)充電器采用反激式(flyback)電路拓?fù)洹_@種充電器產(chǎn)生的干擾波形比較復(fù)雜,并且隨充電器不同而差異很大,它取決于電路細(xì)節(jié)和輸出電壓控制策略。干擾振幅的變化也很大,這取決于制造商在開(kāi)關(guān)變壓器屏蔽上投入的設(shè)計(jì)努力和單位成本。典型參數(shù)包括:
波形:包括復(fù)雜的脈寬調(diào)制方波和LC振鈴波形。頻率:額定負(fù)載下40~150kHz,負(fù)載很輕時(shí),脈沖頻率或跳周期操作下降到2kHz以下。電壓:可達(dá)電源峰值電壓的一半=Vrms/√2。
充電器電源干擾分量
在充電器前端,交流電源電壓整流生成充電器高電壓軌。這樣,充電器的開(kāi)關(guān)電壓分量疊加在一個(gè)電源電壓一半的正弦波上。與開(kāi)關(guān)干擾相似,此電源電壓也是通過(guò)開(kāi)關(guān)隔離變壓器形成耦合。在50Hz或60Hz時(shí),該分量的頻率遠(yuǎn)低于開(kāi)關(guān)頻率,因此,其有效的耦合阻抗相應(yīng)更高。電源電壓干擾的嚴(yán)重程度取決于對(duì)地并聯(lián)阻抗的特性,同時(shí)還取決于觸摸屏控制器對(duì)低頻的靈敏度。
電源干擾的特殊情況:不帶接地的3孔插頭
額定功率較高的電源適配器(例如筆記本電腦交流適配器),可能會(huì)配置3孔交流電源插頭。為了抑制輸出端EMI,充電器可能在內(nèi)部把主電源的地引腳連接到輸出的直流地。此類(lèi)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(lái)自電源線上的傳導(dǎo)EMI。假設(shè)有意使地連接存在,這類(lèi)適配器不會(huì)對(duì)供電PC和USB連接的便攜式觸摸屏設(shè)備造成干擾。圖5中的虛線框說(shuō)明了這種配置。
對(duì)于PC和其USB連接的便攜式觸摸屏設(shè)備來(lái)說(shuō),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,充電器干擾的一種特殊情況將會(huì)產(chǎn)生。Y電容將交流電源耦合到直流地輸出。相對(duì)較大的Y電容值能夠非常有效地耦合電源電壓,這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。