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式液晶顯示裝置。這種技術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，從而實現與計算機或其他設備的交互。觸摸屏技術自上世紀60年代開始研究，并在隨后的幾十年里得到了飛速的發展和應用，如今已經廣泛應用于手機、平板電腦、零售業、公共信息查詢、多媒體信息系統、醫療儀器、工業自動控制、娛樂與餐飲業等眾多領域。

由于使用觸摸屏的過程中可能會出現插拔線路的操作，有可能會帶來ESD損害，導致后端電路部分功能失效。所以觸摸端口設計時應充分考慮對觸摸芯片部分的靜電保護，以確保在各種環境下都能穩定可靠地工作。這種技術被廣泛應用于各類電子產品中，特別是在車載觸摸屏幕控制系統中，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。靜芯微系列產品可以充分滿足客戶的設計要求。

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技術。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構：內層為玻璃或有機玻璃基板，表面覆蓋有透明的導電涂層；外層則是一層經過強化處理和防刮設計的塑料層，其內部也嵌有導電層，兩層導電層之間保持獨立狀態。當手指或物體按壓屏幕時，內外導電層發生接觸，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，并執行相應的操作指令。

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。其結構核心是四層復合玻璃面板，其中內層與夾層均設有導電層，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。

應用方案

對于觸摸屏的SDA、SCL、RESET和SELECT等數據傳輸線路，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計簡化了 PCB 布局，減少布線過程中的不連續性，促進了信號完整性和系統穩定性的提升。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，結電容為10pF，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 規范，在 ±30kV（空氣）和 ±30kV（接觸）下提供瞬變保護。

型號參數

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

總結與結論

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靜電損害極為關鍵。ELECSUPER SEMI研發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服務，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選之策，確保人機交互的有序與穩定。

審核編輯 黃宇