用於驅動典型的真空管熒光顯示器的電源
發布時間:2013-01-01 責任編輯:Lynnjiao
【導讀】本(ben)文(wen)的(de)電(dian)源(yuan)參(can)考(kao)設(she)計(ji)用(yong)於(yu)驅(qu)動(dong)典(dian)型(xing)的(de)真(zhen)空(kong)管(guan)熒(ying)光(guang)顯(xian)示(shi)器(qi),非(fei)常(chang)適(shi)合(he)汽(qi)車(che)應(ying)用(yong)。按(an)照(zhao)文(wen)中(zhong)列(lie)出(chu)的(de)規(gui)格(ge)要(yao)求(qiu)構(gou)建(jian)電(dian)路(lu),並(bing)對(dui)電(dian)路(lu)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)。本(ben)文(wen)給(gei)出(chu)電(dian)路(lu)原(yuan)理(li)圖(tu)和(he)典(dian)型(xing)測(ce)試(shi)波(bo)形(xing)。
該參考設計提供了一個能夠獲得真空管熒光顯示器(VFD)供電電源的解決方案,非常適合汽車應用。並給出負載/電源調節率的測試數據及其他測試結果。
VFD設計基礎
真空管熒光顯示器(VFD)是消費類電子設備中一種常見的顯示器。廣泛用於錄像機、車載收音機、微波爐等。與液晶顯示器(LCD)不同,VFD發光亮度較強,而且對比度比較清晰,能夠方便地支持不同顏色的顯示單元。該項技術與陰極射線和陰極管有關,與LCD不同,大多數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備。
VFD包含3個基本電極,即陰極燈絲、陽極(磷光物質)和柵極,一個高真空玻璃殼。陰極由鎢絲、堿土金屬氧化物塗層(發射電子)組成。柵極為金屬絲,用於控製並傳輸陰極發射的電子。陽極為到電極,鍍有磷光物質,用於顯示字符、圖(tu)表(biao)或(huo)符(fu)號(hao)。陰(yin)極(ji)發(fa)射(she)的(de)電(dian)子(zi)在(zai)柵(zha)極(ji)和(he)陽(yang)極(ji)之(zhi)間(jian)的(de)正(zheng)向(xiang)電(dian)壓(ya)作(zuo)用(yong)下(xia)加(jia)速(su),撞(zhuang)擊(ji)陽(yang)極(ji)後(hou),電(dian)子(zi)激(ji)發(fa)磷(lin)發(fa)光(guang)。通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)柵(zha)極(ji)和(he)陽(yang)極(ji)的(de)正(zheng)壓(ya)或(huo)負(fu)壓(ya)能(neng)夠(gou)獲(huo)得(de)所(suo)要(yao)求(qiu)的(de)亮(liang)度(du)模(mo)板(ban)。陽(yang)極(ji)和(he)柵(zha)極(ji)需(xu)要(yao)直(zhi)流(liu)穩(wen)定(ding)電(dian)壓(ya)供(gong)電(dian),以(yi)避(bi)免(mian)顯(xian)示(shi)器(qi)閃(shan)爍(shuo)。為(wei)了(le)驅(qu)動(dong)大(da)型(xing)VFD,陰極需要交流驅動,以避免亮度偏差,例如,在顯示器兩側出現不同的亮度等級。推薦使用20~200 kHz範圍內的工作頻率,以避免可聞噪聲和閃爍。
設計規格和電路設計
本參考設計對MAX15005電源控製器進行優化設計,可理想用於汽車和VFD設備。
應用電路設計滿足以下規格:
VIN:9~16 V連續變化,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;電源調節率VIN為9~16 V,VANODE=±3%,VCRID=±3%,VFILA-MENT=±5%;負載調節率:參考電源/負載調節率數據部分;開關頻率:22 kHz;溫度:-40℃~125℃。
滿足上述規格的電路原理圖如圖1所示,該設計中,MAX15005B配置為反激架構,以獲得_三路輸出電壓。

圖1:電路原理圖
測試波形
在測試條件:VIN=14 V、RANODE=3.3 kΩ、RGRID=3_3 kΩ、RFILA-MENT=8Ω下,對評估電路板進行測量,其測試結果如圖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為燈絲負極電壓(VF2)。

圖2:MOSFET漏極電壓和兩端的電流檢測電壓

圖3:陽極和柵極輸出電壓波紋

圖4:燈絲正負極電壓
電源負載調節率數據
表1給出不同輸入電壓範圍和負載條件下,從電路板上測試得到的電源,負載調節率數據。
表1:電源/負載調節率數據

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