電壓驅(qū)動方案的選擇
發(fā)布時間:2013/11/16 15:44:33 訪問次數(shù):732
此顯示屏驅(qū)動的一個麻煩之處在于如何提供各種驅(qū)動電壓,CA3140EZ且又需要保持制作的小巧與低成本。通常情況下,對直流VFD顯示屏,會選擇使用更適合驅(qū)動的正壓方案,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)動方案是采用自激型高頻變壓器來生成各組驅(qū)動電壓,配合使用NEC D16314等專用驅(qū)動芯片進行驅(qū)動。
在業(yè)余條件下,如果采用這一方案,存在以下幾個問題不容易解決:
首先是NEC D16314價格較貴,即使選擇價格稍低的PT6314兼容型芯片,價格也不低,同時在業(yè)余條件下采購此類非通用芯片,往往需要一個最小定貨量,如果數(shù)量未達一定數(shù)目,則會按照樣片的價格進行計算,將大大增加成本,
其次是此類型專用驅(qū)動芯片引腳過多,間距過于密集,對PCB制造工藝也提出要求,增加了PCB制作成本,同時業(yè)余焊接這樣的密集引腳電路也存在一定的困難。
最后一個問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)測試儀器設(shè)備不可能完全齊備,這種變壓器也無法直接采購到定制好的成品,在制作調(diào)試過程中會存在很多的困難。
綜臺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負壓驅(qū)動芯片配合小型高頻變壓器設(shè)計驅(qū)動電路。
從基本引腳情況來看,IOR-20T205顯示屏總共包含20個柵極加80個陽極,即總共需要驅(qū)動100只引腳,而一片STF16360最多只能夠驅(qū)動36個引腳,所以為了驅(qū)動此VFD屏,需要使用3片STF16360進行串聯(lián)驅(qū)動。由于STF16360是通用芯片,易購買,且價格低廉,所以即使需要使用多片級聯(lián)驅(qū)動,但總成本還不到專用驅(qū)動芯片的一半,成本降低很多。
由于本制作的目標是制作出一個價格相對低廉的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8mm。
通過實際的采購、比較與實驗,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)×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5.2mm,尺寸小巧,適合本模塊使用。
小尺寸高頻變壓器帶來的問題是驅(qū)動困難,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)動頻率才能夠轉(zhuǎn)換。另外,對于業(yè)余手工制作,應(yīng)盡量將變壓器繞組設(shè)計得簡單,便于初學(xué)者自行制作。
考慮到以上兩點限制,最后采用的驅(qū)動方案是使用單片機提供高頻驅(qū)動信號,驅(qū)動功率管來推動高頻變壓器,也就是使用“高頻他激式驅(qū)動方案”進行驅(qū)動,在驅(qū)動電路中,使用單片機內(nèi)部的PWM單元提供驅(qū)動所需的占空比可調(diào)的高頻方波驅(qū)動信號,通過MOSFET管放大電流從而推動高頻變壓器的初級。變壓器初級兩端連接了一個由二極管與阻容串聯(lián)組成的RCL吸收電路,用于吸收在工作過程中因剩磁產(chǎn)生的反向脈>中尖峰。由于VFD燈絲負載與VFD高壓負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。具體電路連接請參考電路原理圖(見圖2)。
此顯示屏驅(qū)動的一個麻煩之處在于如何提供各種驅(qū)動電壓,CA3140EZ且又需要保持制作的小巧與低成本。通常情況下,對直流VFD顯示屏,會選擇使用更適合驅(qū)動的正壓方案,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)動方案是采用自激型高頻變壓器來生成各組驅(qū)動電壓,配合使用NEC D16314等專用驅(qū)動芯片進行驅(qū)動。
在業(yè)余條件下,如果采用這一方案,存在以下幾個問題不容易解決:
首先是NEC D16314價格較貴,即使選擇價格稍低的PT6314兼容型芯片,價格也不低,同時在業(yè)余條件下采購此類非通用芯片,往往需要一個最小定貨量,如果數(shù)量未達一定數(shù)目,則會按照樣片的價格進行計算,將大大增加成本,
其次是此類型專用驅(qū)動芯片引腳過多,間距過于密集,對PCB制造工藝也提出要求,增加了PCB制作成本,同時業(yè)余焊接這樣的密集引腳電路也存在一定的困難。
最后一個問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)測試儀器設(shè)備不可能完全齊備,這種變壓器也無法直接采購到定制好的成品,在制作調(diào)試過程中會存在很多的困難。
綜臺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負壓驅(qū)動芯片配合小型高頻變壓器設(shè)計驅(qū)動電路。
從基本引腳情況來看,IOR-20T205顯示屏總共包含20個柵極加80個陽極,即總共需要驅(qū)動100只引腳,而一片STF16360最多只能夠驅(qū)動36個引腳,所以為了驅(qū)動此VFD屏,需要使用3片STF16360進行串聯(lián)驅(qū)動。由于STF16360是通用芯片,易購買,且價格低廉,所以即使需要使用多片級聯(lián)驅(qū)動,但總成本還不到專用驅(qū)動芯片的一半,成本降低很多。
由于本制作的目標是制作出一個價格相對低廉的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8mm。
通過實際的采購、比較與實驗,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)×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5.2mm,尺寸小巧,適合本模塊使用。
小尺寸高頻變壓器帶來的問題是驅(qū)動困難,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)動頻率才能夠轉(zhuǎn)換。另外,對于業(yè)余手工制作,應(yīng)盡量將變壓器繞組設(shè)計得簡單,便于初學(xué)者自行制作。
考慮到以上兩點限制,最后采用的驅(qū)動方案是使用單片機提供高頻驅(qū)動信號,驅(qū)動功率管來推動高頻變壓器,也就是使用“高頻他激式驅(qū)動方案”進行驅(qū)動,在驅(qū)動電路中,使用單片機內(nèi)部的PWM單元提供驅(qū)動所需的占空比可調(diào)的高頻方波驅(qū)動信號,通過MOSFET管放大電流從而推動高頻變壓器的初級。變壓器初級兩端連接了一個由二極管與阻容串聯(lián)組成的RCL吸收電路,用于吸收在工作過程中因剩磁產(chǎn)生的反向脈>中尖峰。由于VFD燈絲負載與VFD高壓負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。具體電路連接請參考電路原理圖(見圖2)。
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