真空管熒光顯示器(VFD)供電電源的解決方案

1 引言

該參考設(shè)計(jì)提供了一個(gè)能夠獲得真空管熒光顯示器(VFD)供電電源的解決方案，非常適合汽車應(yīng)用。并給出負(fù)載／電源調(diào)節(jié)率的測(cè)試數(shù)據(jù)及其他測(cè)試結(jié)果。

2 VFD設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

真空管熒光顯示器(VFD)是消費(fèi)類電子設(shè)備中一種常見的顯示器。廣泛用于錄像機(jī)、車載收音機(jī)、微波爐等。與液晶顯示器(LCD)不同，VFD發(fā)光亮度較強(qiáng)，而且對(duì)比度比較清晰，能夠方便地支持不同顏色的顯示單元。該項(xiàng)技術(shù)與陰極射線和陰極管有關(guān)，與LCD不同，大多數(shù)VFD能夠在零度以下保持有效工作，非常適合寒冷氣候下的戶外設(shè)備。

VFD包含3個(gè)基本電極，即陰極燈絲、陽極(磷光物質(zhì))和柵極，一個(gè)高真空玻璃殼。陰極由鎢絲、堿土金屬氧化物涂層(發(fā)射電子)組成。柵極為金屬絲，用于控制并傳輸陰極發(fā)射的電子。陽極為到電極，鍍有磷光物質(zhì)，用于顯示字符、圖表或符號(hào)。陰極發(fā)射的電子在柵極和陽極之間的正向電壓作用下加速，撞擊陽極后，電子激發(fā)磷發(fā)光。通過控制柵極和陽極的正壓或負(fù)壓能夠獲得所要求的亮度模板。陽極和柵極需要直流穩(wěn)定電壓供電，以避免顯示器閃爍。為了驅(qū)動(dòng)大型VFD，陰極需要交流驅(qū)動(dòng)，以避免亮度偏差，例如，在顯示器兩側(cè)出現(xiàn)不同的亮度等級(jí)。推薦使用20"200 kHz范圍內(nèi)的工作頻率，以避免可聞噪聲和閃爍。

3 設(shè)計(jì)規(guī)格和電路設(shè)計(jì)

本參考設(shè)計(jì)對(duì)MAX15005電源控制器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可理想用于汽車和VFD設(shè)備。

應(yīng)用電路設(shè)計(jì)滿足以下規(guī)格：

VIN：9～16 V連續(xù)變化，5．5"40 V瞬變；VANODE：77VDC±10％，18 mA(典型值)、58 mA(最大值)；VGRID：55VDc±10％，14 mA(典型值)、41 mA(最大值)；VFILAMENT：3．1VAC±10％，350 mA(典型值)、385 mA(最大值)；輸出紋波：77 V：1VP-P；55 V：0．5VP-P；電源調(diào)節(jié)率VIN為9～16 V，VANODE=±3％，VCRID=±3％，VFILA-MENT=±5％；負(fù)載調(diào)節(jié)率：參考電源／負(fù)載調(diào)節(jié)率數(shù)據(jù)部分；開關(guān)頻率：22 kHz；溫度：-40℃～125℃。

滿足上述規(guī)格的電路原理圖如圖1所示，該設(shè)計(jì)中，MAX15005B配置為反激架構(gòu)，以獲得_三路輸出電壓。

4 測(cè)試波形

在測(cè)試條件：VIN=14 V、RANODE=3．3 kΩ、RGRID=3_3 kΩ、RFILA-MENT=8Ω下，對(duì)評(píng)估電路板進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)試結(jié)果如圖2～圖5所示。圖2中Ch1為MOSFET VQ1漏極電壓(VDRAIN)；Ch2為R13兩端的電流檢測(cè)電壓(VSENSE)。圖3中Ch1為陽極輸出電壓紋波，Ch2為柵極輸出電壓紋波。圖4 中Ch1為燈絲正極電壓(VF1)，Ch2為燈絲負(fù)極電壓(VF2)。圖5中M為燈絲有效電壓(VF1-VF2)。



5 電源，負(fù)載調(diào)節(jié)率數(shù)據(jù)

表1給出不同輸入電壓范圍和負(fù)載條件下，從電路板上測(cè)試得到的電源，負(fù)載調(diào)節(jié)率數(shù)據(jù)。



6 結(jié)論

本應(yīng)用筆記提供的電源參考設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)典型的真空管熒光顯示器，非常適合汽車應(yīng)用。按照文中列出的規(guī)格要求構(gòu)建電路，并對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試。本文給出電路原理圖和典型測(cè)試波形。

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