완벽한 터치스크린 작동을 위한 EPS Common Mode Noise 분석

목표

휴대전화 등에 사용되는 오늘날의 정전식 터치스크린은 EPS(External Power Supplies, 외부 전원공급장치)에서 발산되는 Common Mode Noise의 영향을 받기 쉽습니다. 정전식 터치스크린은 사람의 손끝에서 접지면까지의 정전용량을 측정하여 작동합니다. 작동하는 터치 기기가 EPS에 연결된 경우 Common Mode가 접지면에 미치는 영향은 측정된 용량을 크게 왜곡할 수 있습니다. 이 EPS는 정전용량 측정의 전압 루프에 효과적입니다. Guide on Implementation of Requirements of the Common EPS(공통 EPS 요건 구현에 대한 지침) 또는 IEC 62684 등의 표준에 따라 EPS를 측정 및 특성화할 경우 정전식 터치 디스플레이가 탑재된 휴대용 기기의 완벽한 작동을 보장할 수 있습니다.

테스트 셋업을 구성하기 위해 EPS를 90V ~ 264V(L)의 주 전원에 연결합니다. n 포트와 PE(Protective Earth, 보호용 접지)간 Common Mode Noise를 측정합니다(그림 1 참조). 트레이스는 라인 주파수에 주기적으로 발생하지만 약 200 V(Vpp)에서 잘립니다. 회선 신호가 EPS로 인해 발생한 펄스보다 훨씬 강하지만 터치스크린 작동에 영향을 미치지 않습니다. 문제는 펄스로 인해 발생합니다. 측정된 전압 V(n, PE)를 확대한 그림(그림 1)에서 SMPS(Switched Mode Power Supply)로 인해 발생한 CMN(Common Mode Noise)이 회선 신호로 오버레이된 펄스의 시퀀스로 나와 있습니다. 또한 불충분한 분해능으로 인해 잡음이 매우 큽니다. SMPS 펄스의 상대적 크기는 커서 간 크기의 차이로 측정합니다(ΔV = –5.4 V). 최악의 펄스 신호를 측정해야 하지만, 라인 주기마다 수백개의 펄스가 있기 때문에 줌 창을 항상 수동으로 조정해 모든 펄스를 측정해야 합니다. 이 경우는 자동 측정이 가능하지 않습니다. 성공적으로 빠르게 측정하려면 두 가지가 필요합니다.

• 충분한 분해능
• 최대, 상대적 크기로 최악의 펄스를 찾아 SMPS 펄스 분석

T&M 솔루션

R&S®RTE1000 또는 R&S®RTM3000 오실로스코프는 Guide on Implementation of Requirements of the Common EPS 요구 사항에 따라 외부 하이패스 필터(fC = 1 kHz, (330 pF/1 MΩ) || (330 pF/1 MΩ [오실로스코프의 입력 임피던스])) 및 부하(RL 및 10 kΩ)를 함께 사용해 이러한 요구 사항에 대응합니다(그림 2). 필터는 라인 신호 성분을 제거합니다(그림 3 상단 트레이스 참조). 최적의 수직 스케일인 1.25 V/div를 사용해 분해능을 개선하고 CMN 신호를 표시합니다. 라인 트리거는 안정적 트레이스 표시를 보장합니다. 20 Msample 안에 하나의 라인 주기를 캡처하기 위해 다운샘플링을 적용합니다. 여기서도 HiRes(고분해능) 모드를 사용해 분해능을 더욱 높일 수 있습니다.

적용 사례

R&S®RTE1000 및 R&S®RTM3000 오실로스코프의 검색 기능은 Common Mode Noise를 직관적으로 평가합니다. 최악의 경우를 찾으려면 1.5 μs ±0.3 μs 폭(그림 1의 커서 측정에서) 및 2 V 레벨(Guide on Implementation of Requirements of the Common EPS에 정의)로 펄스 폭 검색을 사용합니다. 오실로스코프는 지정된 레벨을 초과하는 모든 SMPS 펄스를 반환합니다. 그림 3에 결과가 CMN 펄스 목록으로 나와 있습니다. 트레이스 줌은 목록에서 선택된 펄스의 줌입니다. 사용자는 위쪽/아래쪽 화살표를 사용하여 모든 위반 항목을 스크롤하고 최악의 펄스를 찾을 수 있습니다.

커서 또는 자동 측정을 사용하여 목록의 음 및 양의 펄스를 분석할 수 있습니다. 그림 3에서 자동화된 게이트형 측정으로 선택된 펄스(저: -3.71 V, 음 펄스 기간: 1.66 μs)를 커서 측정에 따라 분석할 수 있습니다. 두 측정 결과가 빨간색으로 표시되어 있습니다(그림 3 오른쪽 참조). 수직 "low" 측정은 물결 모양으로 나타나는 펄스의 평균을 구합니다. 처음에는 물결 모양이 관찰되지만 250 ns보다 작은 지속시간에서는 Guide on Implementation of Requirements of the Common EPS의 요구 사항에 따라 측정에 영향을 미치지 않습니다.

요약

R&S®RTE1000 및 R&S®RTM3000 오실로스코프는 EPS의 CMN을 빠르게 분석하는 데 적합한 도구를 제공합니다. 외부 하이패스 필터 및 표준 호환 부하를 적용한 R&S®RTE1000 및 R&S®RTM3000은 많은 SMPS 펄스 세트를 분석하여 적합성을 확인할 수 있습니다. 이 예제에는 음의 펄스가 나와 있습니다. 양의 펄스도 동일한 방식으로 분석할 수 있습니다.