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。并給出負載／電源調節(jié)率的測試數(shù)據(jù)及其他測試結果。

2 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。廣泛用于錄像機、車載收音機、微波爐等。與液晶顯示器(LCD)不同，VFD發(fā)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(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，用于顯示字符、圖表或符號。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。為了驅動大型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(xiàn)不同的亮度等級。推薦使用20"200 kHz范圍內的工作頻率，以避免可聞噪聲和閃爍。

3 設計規(guī)格和電路設計

本參考設計對MAX15005電源控制器進行優(yōu)化設計，可理想用于汽車和VFD設備。

應用電路設計滿足以下規(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；電源調節(jié)率VIN為9～16 V，VANODE=±3％，VCRID=±3％，VFILA-MENT=±5％；負載調節(jié)率：參考電源／負載調節(jié)率數(shù)據(jù)部分；開關頻率：22 kHz；溫度：-40℃～125℃。

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

4 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5中M為燈絲有效電壓(VF1-VF2)。



5 電源，負載調節(jié)率數(shù)據(jù)

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



6 結論

本應用筆記提供的電源參考設計用于驅動典型的真空管熒光顯示器，非常適合汽車應用。按照文中列出的規(guī)格要求構建電路，并對電路進行測試。本文給出電路原理圖和典型測試波形。