觸摸屏靜電保護(hù)方案

方案簡(jiǎn)介

觸摸屏，又稱為“觸控屏”或“觸控面板”，是一種可接收觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置。這種技術(shù)允許用戶通過手指或光筆等直接觸碰屏幕上的圖形按鈕或文字，從而實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備的交互。觸摸屏技術(shù)自上世紀(jì)60年代開始研究，并在隨后的幾十年里得到了飛速的發(fā)展和應(yīng)用，如今已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板電腦、零售業(yè)、公共信息查詢、多媒體信息系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、工業(yè)自動(dòng)控制、娛樂與餐飲業(yè)等眾多領(lǐng)域。

由于使用觸摸屏的過程中可能會(huì)出現(xiàn)插拔線路的操作，有可能會(huì)帶來ESD損害，導(dǎo)致后端電路部分功能失效。所以觸摸端口設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮對(duì)觸摸芯片部分的靜電保護(hù)，以確保在各種環(huán)境下都能穩(wěn)定可靠地工作。這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中，特別是在車載觸摸屏幕控制系統(tǒng)中，它不僅提供了簡(jiǎn)易操作的便利，還通過其卓越的靜電防護(hù)能力，確保了駕駛過程中的安全性和可靠性。靜芯微系列產(chǎn)品可以充分滿足客戶的設(shè)計(jì)要求。

觸摸屏工作原理

1. 電阻式觸摸屏

電阻式觸摸屏的工作原理主要基于壓力感應(yīng)技術(shù)。它由顯示屏與緊貼其上的電阻薄膜層組合而成。此電阻薄膜層分為雙層結(jié)構(gòu)：內(nèi)層為玻璃或有機(jī)玻璃基板，表面覆蓋有透明的導(dǎo)電涂層；外層則是一層經(jīng)過強(qiáng)化處理和防刮設(shè)計(jì)的塑料層，其內(nèi)部也嵌有導(dǎo)電層，兩層導(dǎo)電層之間保持獨(dú)立狀態(tài)。當(dāng)手指或物體按壓屏幕時(shí)，內(nèi)外導(dǎo)電層發(fā)生接觸，導(dǎo)致電阻值變化。控制器隨即捕捉這一電阻變化，解析出觸摸點(diǎn)的精確位置，并執(zhí)行相應(yīng)的操作指令。

2. 電容式觸摸屏

與電阻式觸摸屏機(jī)制相異，電容式觸摸屏運(yùn)作原理依賴于人體電流感應(yīng)。其結(jié)構(gòu)核心是四層復(fù)合玻璃面板，其中內(nèi)層與夾層均設(shè)有導(dǎo)電層，而最外層覆蓋有薄層的矽土玻璃，以保護(hù)屏幕免受損傷。當(dāng)用戶手指觸碰屏幕時(shí)，人體電場(chǎng)促使手指與屏幕表面間形成一個(gè)耦合電容。在高頻電流作用下，此電容近似為直接通路，導(dǎo)致手指從接觸點(diǎn)吸取微量電流。此電流隨后分流至屏幕四角的電極，其分流強(qiáng)度與手指至各角的距離成比例關(guān)系。控制器精確計(jì)算這些電流的比例，從而確定觸摸操作的具體位置。

應(yīng)用方案

對(duì)于觸摸屏的SDA、SCL、RESET和SELECT等數(shù)據(jù)傳輸線路，我們推薦兩款電氣特性相似的十引腳集成式ESD防護(hù)器件，型號(hào)分別為SEUC10F5V4U和SEUC10F5V4UB。集成式器件的流通式封裝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了 PCB 布局，減少布線過程中的不連續(xù)性，促進(jìn)了信號(hào)完整性和系統(tǒng)穩(wěn)定性的提升。兩款器件的工作電壓都為5V，鉗位電壓12V，封裝為DFN2510-10L，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 規(guī)范，在 ±15kV（空氣）和 ±8kV（接觸）下提供瞬變保護(hù)。SEUC10F5V4UB的電容較低，客戶可根據(jù)線路實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

電源和SHELDING線路的防護(hù)，我們推薦使用ESD防護(hù)器件SENC2F5V1BA。該器件的工作電壓為5V，鉗位電壓為10V，結(jié)電容為10pF，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 規(guī)范，在 ±30kV（空氣）和 ±30kV（接觸）下提供瞬變保護(hù)。

型號(hào)參數(shù)

電氣特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

表1 SEUC10F5V4U電氣特性表

表2 SEUC10F5V4UB電氣特性表

表3 SENC2F5V1BA電氣特性表

總結(jié)與結(jié)論

由于觸摸屏在智能家居和公共信息展示中的重要作用，保護(hù)觸摸屏免受ESD靜電損害極為關(guān)鍵。ELECSUPER SEMI研發(fā)各種低電容低鉗位電壓的ESD和TVS保護(hù)器件，可按照客戶需求性能與封裝提供定制化開發(fā)服務(wù)，為各種接口及通信線路提供值得信賴的保護(hù)器件。以上解決方案是保護(hù)觸摸屏電路的優(yōu)選之策，確保人機(jī)交互的有序與穩(wěn)定。

審核編輯 黃宇