Come risolvere il problema delle interferenze elettromagnetiche sui touch screen di piccole e medie dimensioni

Come risolvere il problema delle interferenze elettromagnetiche sui touch screen di piccole e medie dimensioni

Interferenza del caricabatterie

Un'altra potenziale fonte di interferenza sul touchscreen è l'alimentatore switching del caricabatterie del telefono alimentato dalla rete elettrica. L'interferenza viene accoppiata al touch screen tramite le dita, come mostrato nella Figura 5. I caricabatterie dei piccoli cellulari solitamente hanno una linea CA e ingressi neutri, ma nessuna connessione di terra. Il caricabatterie è isolato in modo sicuro, quindi non vi è alcun collegamento CC tra l'ingresso di rete e il secondario del caricabatterie. Tuttavia, ciò crea comunque un accoppiamento capacitivo attraverso il trasformatore di isolamento dell'alimentatore switching. L'interferenza del caricabatterie crea un percorso di ritorno attraverso un dito che tocca lo schermo.

Nota: in questo contesto, il disturbo del caricatore si riferisce alla tensione applicata del dispositivo rispetto a terra. Questa interferenza può essere descritta come interferenza di "modo comune" a causa della sua equivalenza con l'alimentazione CC e la terra CC. Il rumore di commutazione dell'alimentazione generato tra l'uscita di alimentazione CC del caricabatterie e la terra CC può influire sul normale funzionamento del touch screen se non viene filtrato a sufficienza. Questo problema del rapporto di reiezione dell'alimentatore (PSRR) è un altro problema non discusso in questo articolo.
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Impedenza di accoppiamento del caricatore

I disturbi di commutazione del caricatore sono accoppiati attraverso la capacità di dispersione primaria-secondaria del trasformatore (circa 20 pF). Questo debole effetto di accoppiamento capacitivo può essere compensato dalla capacità di shunt parassita che appare nella terra relativamente distribuita del cavo del caricabatterie e del dispositivo stesso alimentato. Quando il dispositivo viene sollevato, la capacità di shunt aumenterà, il che di solito è sufficiente per eliminare l'interferenza di commutazione del caricatore, in modo che l'interferenza non influisca sul funzionamento tattile. Una delle peggiori interferenze del caricabatterie si verifica quando il dispositivo portatile è collegato al caricabatterie e posizionato su un tavolo con le dita dell'operatore solo a contatto con il touchscreen.
Componente di interferenza dell'interruttore del caricabatterie

Un tipico caricabatterie per telefoni cellulari utilizza una topologia di circuito flyback. La forma d'onda di interferenza generata da questo tipo di caricabatterie è più complessa e varia notevolmente con caricabatterie diversi, a seconda dei dettagli del circuito e della strategia di controllo della tensione di uscita. Anche le ampiezze delle interferenze possono variare ampiamente, a seconda dello sforzo di progettazione e del costo unitario investito dal produttore nello schermo del trasformatore di commutazione. I parametri tipici includono:

Forme d'onda: incluse onde quadre PWM complesse e forme d'onda di chiamata LC. Frequenza: 40~150kHz sotto carico nominale, quando il carico è molto leggero, la frequenza degli impulsi o il funzionamento con salto del ciclo scendono al di sotto di 2kHz. Tensione: fino alla metà della tensione di picco dell'alimentatore =Vrms/√2.
Componente di interferenza dell'alimentazione del caricabatterie

Sulla parte anteriore del caricabatterie, la tensione di rete CA viene raddrizzata per generare la guida ad alta tensione del caricabatterie. In questo modo la componente di tensione di commutazione del caricabatterie si sovrappone ad un'onda sinusoidale pari alla metà della tensione di alimentazione. Analogamente all'interferenza di commutazione, anche questa tensione di alimentazione viene accoppiata tramite un trasformatore di isolamento di commutazione. A 50Hz o 60Hz, la frequenza di questo componente è molto inferiore alla frequenza di commutazione, quindi la sua impedenza di accoppiamento effettiva è corrispondentemente più alta. La gravità dei disturbi della tensione di alimentazione dipende dalle caratteristiche dell'impedenza parallela verso terra e anche dalla sensibilità del controller touch screen alle basse frequenze.

Caso particolare di interferenza di rete: spina a 3 poli senza terra
Gli adattatori di alimentazione con potenza nominale più elevata (come gli adattatori CA per laptop) possono essere dotati di una spina di alimentazione CA a 3 pin. Per sopprimere le EMI in uscita, il caricabatterie può collegare internamente il pin di terra dell'alimentatore principale alla terra CC dell'uscita. Questo tipo di caricabatterie solitamente collega i condensatori a Y tra i fili caldo e neutro e la terra per sopprimere le EMI condotte dalla linea di alimentazione. Supponendo che esista una connessione a terra intenzionale, questo tipo di adattatore non interferirà con i PC alimentati e i dispositivi touchscreen portatili collegati tramite USB. La casella tratteggiata nella Figura 5 illustra questa configurazione.

Per i PC e i relativi dispositivi touchscreen portatili collegati tramite USB, un caso speciale di interferenza del caricabatterie si verifica se un caricabatterie per PC con ingresso di alimentazione a 3 pin è collegato a una presa di corrente priva di connessione a terra. Il condensatore Y accoppia l'alimentazione CA all'uscita di terra CC. Un valore del condensatore Y relativamente grande accoppia la tensione di alimentazione in modo molto efficiente, il che consente di accoppiare tensioni di frequenza di alimentazione elevate tramite un dito sul touch screen con un'impedenza relativamente bassa.