汽车中的真空管荧光显示器(VFD)参考设计

汽车中的真空管荧光显示器(VFD)参考设计

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该参考设计提供了一个能够获得真空管荧光显示器(VFD)供电电源的解决方案,非常适合汽车应用。设计包括完整的原理图和材料清单(BOM),并给出了负载/电源调节率的测试数据及其它测试结果。

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包含三个基本电极—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20kHz至200kHz范围的工作频率,以避免可闻噪声和闪烁。

设计规格和电路

本参考设计对MAX15005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:9V至16V连续变化,5.5V至40V瞬变
  • VANODE:77VDC ±10%,18mA (典型值)、58mA (最大值)
  • VGRID:55VDC ±10%,14mA (典型值)、41mA (最大值)
  • VFILAMENT:3.1VAC ±10%,350mA (典型值)、385mA (最大值)
  • 输出纹波:77V:1VP-P;55V:0.5VP-P
    电源调节率,VIN = 9V至16V:

    • VANODE = ±3%
    • VGRID = ±3%
    • VFILAMENT = ±5%

  • 负载调节率:(请参考以下电源/负载调节率数据部分)
  • 开关频率:22kHz
  • 温度:-40°C至125°C

The schematic for the above specifications is shown in Figure 1. In this design MAX15005B is used in the flyback configuration for obtaining three output voltages.

Figure 1. Schematic of the MAX15005B flyback converter for FSW= 22kHz.

Figure 1. Schematic of the MAX15005B flyback converter for FSW= 22kHz.