電壓驅動方案的選擇
發布時間:2013/11/16 15:44:33 訪問次數:710
此顯示屏驅動的一個麻煩之處在于如何提供各種驅動電壓,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顯示屏的商業驅動方案是采用自激型高頻變壓器來生成各組驅動電壓,配合使用NEC D16314等專用驅動芯片進行驅動。
在業余條件下,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,如果數量未達一定數目,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,業余制作畢竟比不了工業化生產,相關測試儀器設備不可能完全齊備,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的STF16360型VFD負壓驅動芯片配合小型高頻變壓器設計驅動電路。
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,即總共需要驅動100只引腳,而一片STF16360最多只能夠驅動36個引腳,所以為了驅動此VFD屏,需要使用3片STF16360進行串聯驅動。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驅動,但總成本還不到專用驅動芯片的一半,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,尤其是考慮到應盡量降低模塊零件的整體高度,應選擇尺寸盡量小的高頻變壓器,設定變壓器高度不應超過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,骨架內可繞線圈數量有限,則必須使用較高的驅動頻率才能夠轉換。另外,對于業余手工制作,應盡量將變壓器繞組設計得簡單,便于初學者自行制作。
考慮到以上兩點限制,最后采用的驅動方案是使用單片機提供高頻驅動信號,驅動功率管來推動高頻變壓器,也就是使用“高頻他激式驅動方案”進行驅動,在驅動電路中,使用單片機內部的PWM單元提供驅動所需的占空比可調的高頻方波驅動信號,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組成的RCL吸收電路,用于吸收在工作過程中因剩磁產生的反向脈>中尖峰。由于VFD燈絲負載與VFD高壓負載功耗基本固定不變,所以電路上未設置反饋電路,以節約制作成本,降低線路復雜性。具體電路連接請參考電路原理圖(見圖2)。
此顯示屏驅動的一個麻煩之處在于如何提供各種驅動電壓,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顯示屏的商業驅動方案是采用自激型高頻變壓器來生成各組驅動電壓,配合使用NEC D16314等專用驅動芯片進行驅動。
在業余條件下,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,如果數量未達一定數目,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,業余制作畢竟比不了工業化生產,相關測試儀器設備不可能完全齊備,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的STF16360型VFD負壓驅動芯片配合小型高頻變壓器設計驅動電路。
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,即總共需要驅動100只引腳,而一片STF16360最多只能夠驅動36個引腳,所以為了驅動此VFD屏,需要使用3片STF16360進行串聯驅動。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驅動,但總成本還不到專用驅動芯片的一半,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,尤其是考慮到應盡量降低模塊零件的整體高度,應選擇尺寸盡量小的高頻變壓器,設定變壓器高度不應超過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,骨架內可繞線圈數量有限,則必須使用較高的驅動頻率才能夠轉換。另外,對于業余手工制作,應盡量將變壓器繞組設計得簡單,便于初學者自行制作。
考慮到以上兩點限制,最后采用的驅動方案是使用單片機提供高頻驅動信號,驅動功率管來推動高頻變壓器,也就是使用“高頻他激式驅動方案”進行驅動,在驅動電路中,使用單片機內部的PWM單元提供驅動所需的占空比可調的高頻方波驅動信號,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組成的RCL吸收電路,用于吸收在工作過程中因剩磁產生的反向脈>中尖峰。由于VFD燈絲負載與VFD高壓負載功耗基本固定不變,所以電路上未設置反饋電路,以節約制作成本,降低線路復雜性。具體電路連接請參考電路原理圖(見圖2)。
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