觸摸屏靜電保護方案

方案簡介

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，從而實現(xiàn)與計算機或其他設(shè)備的交互。觸摸屏技術(shù)自上世紀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、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出現(xiàn)插拔線路的操作，有可能會帶來ESD損害，導致后端電路部分功能失效。所以觸摸端口設(shè)計時應(yīng)充分考慮對觸摸芯片部分的靜電保護，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，它不僅提供了簡易操作的便利，還通過其卓越的靜電防護能力，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)層為玻璃或有機玻璃基板，表面覆蓋有透明的導電涂層；外層則是一層經(jīng)過強化處理和防刮設(shè)計的塑料層，其內(nèi)部也嵌有導電層，兩層導電層之間保持獨立狀態(tài)。當手指或物體按壓屏幕時，內(nèi)外導電層發(fā)生接觸，導致電阻值變化。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

與電阻式觸摸屏機制相異，電容式觸摸屏運作原理依賴于人體電流感應(yīng)。其結(jié)構(gòu)核心是四層復合玻璃面板，其中內(nèi)層與夾層均設(shè)有導電層，而最外層覆蓋有薄層的矽土玻璃，以保護屏幕免受損傷。當用戶手指觸碰屏幕時，人體電場促使手指與屏幕表面間形成一個耦合電容。在高頻電流作用下，此電容近似為直接通路，導致手指從接觸點吸取微量電流。此電流隨后分流至屏幕四角的電極，其分流強度與手指至各角的距離成比例關(guān)系。控制器精確計算這些電流的比例，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防護器件，型號分別為SEUC10F5V4U和SEUC10F5V4UB。集成式器件的流通式封裝設(shè)計簡化了 PCB 布局，減少布線過程中的不連續(xù)性，促進了信號完整性和系統(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。SEUC10F5V4UB的電容較低，客戶可根據(jù)線路實際情況進行選擇。

電源和SHELDING線路的防護，我們推薦使用ESD防護器件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。

型號參數(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器件。以上解決方案是保護觸摸屏電路的優(yōu)選之策，確保人機交互的有序與穩(wěn)定。

審核編輯 黃宇