電壓驅(qū)動(dòng)方案的選擇
發(fā)布時(shí)間:2013/11/16 15:44:33 訪問(wèn)次數(shù):736
此顯示屏驅(qū)動(dòng)的一個(gè)麻煩之處在于如何提供各種驅(qū)動(dòng)電壓,CA3140EZ且又需要保持制作的小巧與低成本。通常情況下,對(duì)直流VFD顯示屏,會(huì)選擇使用更適合驅(qū)動(dòng)的正壓方案,且正壓的生成也更容易。通常典型的2002顯示屏的商業(yè)驅(qū)動(dòng)方案是采用自激型高頻變壓器來(lái)生成各組驅(qū)動(dòng)電壓,配合使用NEC D16314等專用驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
在業(yè)余條件下,如果采用這一方案,存在以下幾個(gè)問(wèn)題不容易解決:
首先是NEC D16314價(jià)格較貴,即使選擇價(jià)格稍低的PT6314兼容型芯片,價(jià)格也不低,同時(shí)在業(yè)余條件下采購(gòu)此類非通用芯片,往往需要一個(gè)最小定貨量,如果數(shù)量未達(dá)一定數(shù)目,則會(huì)按照樣片的價(jià)格進(jìn)行計(jì)算,將大大增加成本,
其次是此類型專用驅(qū)動(dòng)芯片引腳過(guò)多,間距過(guò)于密集,對(duì)PCB制造工藝也提出要求,增加了PCB制作成本,同時(shí)業(yè)余焊接這樣的密集引腳電路也存在一定的困難。
最后一個(gè)問(wèn)題就是自激型變壓器的繞制比較麻煩,業(yè)余制作畢竟比不了工業(yè)化生產(chǎn),相關(guān)測(cè)試儀器設(shè)備不可能完全齊備,這種變壓器也無(wú)法直接采購(gòu)到定制好的成品,在制作調(diào)試過(guò)程中會(huì)存在很多的困難。
綜臺(tái)以上分析及手頭已有的零件,筆者最后確定采用的方案是使用傳統(tǒng)的STF16360型VFD負(fù)壓驅(qū)動(dòng)芯片配合小型高頻變壓器設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路。
從基本引腳情況來(lái)看,IOR-20T205顯示屏總共包含20個(gè)柵極加80個(gè)陽(yáng)極,即總共需要驅(qū)動(dòng)100只引腳,而一片STF16360最多只能夠驅(qū)動(dòng)36個(gè)引腳,所以為了驅(qū)動(dòng)此VFD屏,需要使用3片STF16360進(jìn)行串聯(lián)驅(qū)動(dòng)。由于STF16360是通用芯片,易購(gòu)買,且價(jià)格低廉,所以即使需要使用多片級(jí)聯(lián)驅(qū)動(dòng),但總成本還不到專用驅(qū)動(dòng)芯片的一半,成本降低很多。
由于本制作的目標(biāo)是制作出一個(gè)價(jià)格相對(duì)低廉的2002VFD顯示模塊,所以采小型高頻變壓器提供燈絲及高壓成為最優(yōu)先考慮的方案之一。在變壓器類型的選擇上要兼顧到變壓器的尺寸與價(jià)格,尤其是考慮到應(yīng)盡量降低模塊零件的整體高度,應(yīng)選擇尺寸盡量小的高頻變壓器,設(shè)定變壓器高度不應(yīng)超過(guò)8mm。
通過(guò)實(shí)際的采購(gòu)、比較與實(shí)驗(yàn),最后筆者選擇的高頻變壓器為使用貼片式骨架
的ER9.5規(guī)格的PC40高頻鐵氧體變壓器,此變壓器骨架的整體尺寸11.7mm(長(zhǎng))×9.1mm(寬),高度4.4mm,磁芯為E型上下安裝式,變壓器組裝完成后的整體高度不超過(guò)5.2mm,尺寸小巧,適合本模塊使用。
小尺寸高頻變壓器帶來(lái)的問(wèn)題是驅(qū)動(dòng)困難,由于ER9.5的磁芯截面積4。炅有8.47mm2,且整體偏小,骨架內(nèi)可繞線圈數(shù)量有限,則必須使用較高的驅(qū)動(dòng)頻率才能夠轉(zhuǎn)換。另外,對(duì)于業(yè)余手工制作,應(yīng)盡量將變壓器繞組設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)單,便于初學(xué)者自行制作。
考慮到以上兩點(diǎn)限制,最后采用的驅(qū)動(dòng)方案是使用單片機(jī)提供高頻驅(qū)動(dòng)信號(hào),驅(qū)動(dòng)功率管來(lái)推動(dòng)高頻變壓器,也就是使用“高頻他激式驅(qū)動(dòng)方案”進(jìn)行驅(qū)動(dòng),在驅(qū)動(dòng)電路中,使用單片機(jī)內(nèi)部的PWM單元提供驅(qū)動(dòng)所需的占空比可調(diào)的高頻方波驅(qū)動(dòng)信號(hào),通過(guò)MOSFET管放大電流從而推動(dòng)高頻變壓器的初級(jí)。變壓器初級(jí)兩端連接了一個(gè)由二極管與阻容串聯(lián)組成的RCL吸收電路,用于吸收在工作過(guò)程中因剩磁產(chǎn)生的反向脈>中尖峰。由于VFD燈絲負(fù)載與VFD高壓負(fù)載功耗基本固定不變,所以電路上未設(shè)置反饋電路,以節(jié)約制作成本,降低線路復(fù)雜性。具體電路連接請(qǐng)參考電路原理圖(見圖2)。
此顯示屏驅(qū)動(dòng)的一個(gè)麻煩之處在于如何提供各種驅(qū)動(dòng)電壓,CA3140EZ且又需要保持制作的小巧與低成本。通常情況下,對(duì)直流VFD顯示屏,會(huì)選擇使用更適合驅(qū)動(dòng)的正壓方案,且正壓的生成也更容易。通常典型的2002顯示屏的商業(yè)驅(qū)動(dòng)方案是采用自激型高頻變壓器來(lái)生成各組驅(qū)動(dòng)電壓,配合使用NEC D16314等專用驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
在業(yè)余條件下,如果采用這一方案,存在以下幾個(gè)問(wèn)題不容易解決:
首先是NEC D16314價(jià)格較貴,即使選擇價(jià)格稍低的PT6314兼容型芯片,價(jià)格也不低,同時(shí)在業(yè)余條件下采購(gòu)此類非通用芯片,往往需要一個(gè)最小定貨量,如果數(shù)量未達(dá)一定數(shù)目,則會(huì)按照樣片的價(jià)格進(jìn)行計(jì)算,將大大增加成本,
其次是此類型專用驅(qū)動(dòng)芯片引腳過(guò)多,間距過(guò)于密集,對(duì)PCB制造工藝也提出要求,增加了PCB制作成本,同時(shí)業(yè)余焊接這樣的密集引腳電路也存在一定的困難。
最后一個(gè)問(wèn)題就是自激型變壓器的繞制比較麻煩,業(yè)余制作畢竟比不了工業(yè)化生產(chǎn),相關(guān)測(cè)試儀器設(shè)備不可能完全齊備,這種變壓器也無(wú)法直接采購(gòu)到定制好的成品,在制作調(diào)試過(guò)程中會(huì)存在很多的困難。
綜臺(tái)以上分析及手頭已有的零件,筆者最后確定采用的方案是使用傳統(tǒng)的STF16360型VFD負(fù)壓驅(qū)動(dòng)芯片配合小型高頻變壓器設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路。
從基本引腳情況來(lái)看,IOR-20T205顯示屏總共包含20個(gè)柵極加80個(gè)陽(yáng)極,即總共需要驅(qū)動(dòng)100只引腳,而一片STF16360最多只能夠驅(qū)動(dòng)36個(gè)引腳,所以為了驅(qū)動(dòng)此VFD屏,需要使用3片STF16360進(jìn)行串聯(lián)驅(qū)動(dòng)。由于STF16360是通用芯片,易購(gòu)買,且價(jià)格低廉,所以即使需要使用多片級(jí)聯(lián)驅(qū)動(dòng),但總成本還不到專用驅(qū)動(dòng)芯片的一半,成本降低很多。
由于本制作的目標(biāo)是制作出一個(gè)價(jià)格相對(duì)低廉的2002VFD顯示模塊,所以采小型高頻變壓器提供燈絲及高壓成為最優(yōu)先考慮的方案之一。在變壓器類型的選擇上要兼顧到變壓器的尺寸與價(jià)格,尤其是考慮到應(yīng)盡量降低模塊零件的整體高度,應(yīng)選擇尺寸盡量小的高頻變壓器,設(shè)定變壓器高度不應(yīng)超過(guò)8mm。
通過(guò)實(shí)際的采購(gòu)、比較與實(shí)驗(yàn),最后筆者選擇的高頻變壓器為使用貼片式骨架
的ER9.5規(guī)格的PC40高頻鐵氧體變壓器,此變壓器骨架的整體尺寸11.7mm(長(zhǎng))×9.1mm(寬),高度4.4mm,磁芯為E型上下安裝式,變壓器組裝完成后的整體高度不超過(guò)5.2mm,尺寸小巧,適合本模塊使用。
小尺寸高頻變壓器帶來(lái)的問(wèn)題是驅(qū)動(dòng)困難,由于ER9.5的磁芯截面積4。炅有8.47mm2,且整體偏小,骨架內(nèi)可繞線圈數(shù)量有限,則必須使用較高的驅(qū)動(dòng)頻率才能夠轉(zhuǎn)換。另外,對(duì)于業(yè)余手工制作,應(yīng)盡量將變壓器繞組設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)單,便于初學(xué)者自行制作。
考慮到以上兩點(diǎn)限制,最后采用的驅(qū)動(dòng)方案是使用單片機(jī)提供高頻驅(qū)動(dòng)信號(hào),驅(qū)動(dòng)功率管來(lái)推動(dòng)高頻變壓器,也就是使用“高頻他激式驅(qū)動(dòng)方案”進(jìn)行驅(qū)動(dòng),在驅(qū)動(dòng)電路中,使用單片機(jī)內(nèi)部的PWM單元提供驅(qū)動(dòng)所需的占空比可調(diào)的高頻方波驅(qū)動(dòng)信號(hào),通過(guò)MOSFET管放大電流從而推動(dòng)高頻變壓器的初級(jí)。變壓器初級(jí)兩端連接了一個(gè)由二極管與阻容串聯(lián)組成的RCL吸收電路,用于吸收在工作過(guò)程中因剩磁產(chǎn)生的反向脈>中尖峰。由于VFD燈絲負(fù)載與VFD高壓負(fù)載功耗基本固定不變,所以電路上未設(shè)置反饋電路,以節(jié)約制作成本,降低線路復(fù)雜性。具體電路連接請(qǐng)參考電路原理圖(見圖2)。
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