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[分享] 汽车中的真空管荧光显示器(VFD)参考设计

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发表于 2015-7-22 19:59:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
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  1 引言
  该参考设计提供了一个能够获得()供电电源的解决方案,非常适合应用。并给出负载/电源调节率的测试数据及其他测试结果。
  2 VFD设计基础
  真空管荧光显示器(VFD)是消费类电子设备中一种常见的显示器。广泛用于录像机、车载收音机、微波炉等。与液晶显示器(LCD)不同,VFD发光亮度较强,而且对比度比较清晰,能够方便地支持不同颜色的显示单元。该项技术与阴极射线和阴极管有关,与LCD不同,大多数VFD能够在零度以下保持有效工作,非常适合寒冷气候下的户外设备。
  VFD包含3个基本电极,即阴极灯丝、阳极(磷光物质)和栅极,一个高真空玻璃壳。阴极由钨丝、碱土金属氧化物涂层(发射电子)组成。栅极为金属丝,用于控制并传输阴极发射的电子。阳极为到电极,镀有磷光物质,用于显示字符、图表或符号。阴极发射的电子在栅极和阳极之间的正向电压作用下加速,撞击阳极后,电子激发磷发光。通过控制栅极和阳极的正压或负压能够获得所要求的亮度模板。阳极和栅极需要直流稳定电压供电,以避免显示器闪烁。为了驱动大型VFD,阴极需要交流驱动,以避免亮度偏差,例如,在显示器两侧出现不同的亮度等级。推荐使用20~200 kHz范围内的工作频率,以避免可闻噪声和闪烁。
  3 设计规格和电路设计
  本参考设计对电源控制器进行优化设计,可理想用于汽车和VFD设备。
  应用电路设计满足以下规格:
  VIN:9~16 V连续变化,5.5~40 V瞬变;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);输出纹波:77 V:1VP-P;55 V:0.5VP-P;电源调节率VIN为9~16 V,VANODE=±3%,VCRID=±3%,VFILA-MENT=±5%;负载调节率:参考电源/负载调节率数据部分;开关频率:22 kHz;温度:-40℃~125℃。
  满足上述规格的电路原理图如图1所示,该设计中,MAX15005B配置为反激架构,以获得_三路输出电压。

电路原理图

电路原理图

  4 测试波形
  在测试条件:VIN=14 V、RANODE=3.3 kΩ、RGRID=3_3 kΩ、RFILA-MENT=8Ω下,对评估电路板进行测量,其测试结果如图2~图5所示。图2中Ch1为MOSFET VQ1漏极电压(VDRAIN);Ch2为R13两端的电流检测电压(VSENSE)。图3中Ch1为阳极输出电压纹波,Ch2为栅极输出电压纹波。图4 中Ch1为灯丝正极电压(VF1),Ch2为灯丝负极电压(VF2)。图5中M为灯丝有效电压(VF1-VF2)。

测试结果

测试结果
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