【導(dǎo)讀】本文的電源參考設(shè)計用于驅(qū)動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,并對電路進(jìn)行測試。本文給出電路原理圖和典型測試波形。
該參考設(shè)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(yīng)用。并給出負(fù)載/電源調(diào)節(jié)率的測試數(shù)據(jù)及其他測試結(jié)果。
VFD設(shè)計基礎(chǔ)
真空管熒光顯示器(VFD)是消費類電子設(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(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個基本電極,即陰極燈絲、陽極(磷光物質(zhì))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(zhì),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(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)動大型VFD,陰極需要交流驅(qū)動,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。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。
設(shè)計規(guī)格和電路設(shè)計
本參考設(shè)計對MAX15005電源控制器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,可理想用于汽車和VFD設(shè)備。
應(yīng)用電路設(shè)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(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)計中,MAX15005B配置為反激架構(gòu),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(jìn)行測量,其測試結(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(fù)極電壓
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,從電路板上測試得到的電源,負(fù)載調(diào)節(jié)率數(shù)據(jù)。
表1:電源/負(fù)載調(diào)節(jié)率數(shù)據(jù)