汽车中的真空管荧光显示器(VFD)参考设计

2 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3个基本电极，即阴极灯丝、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20~200 kHz范围内的工作频率，以避免可闻噪声和闪烁。

3 设计规格和电路设计
    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：9～16 V连续变化，5．5~40 V瞬变；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)；输出纹波：77 V：1VP-P；55 V：0．5VP-P；电源调节率VIN为9～16 V，VANODE=±3％，VCRID=±3％，VFILA-MENT=±5％；负载调节率：参考电源／负载调节率数据部分；开关频率：22 kHz；温度：-40℃～125℃。
    满足上述规格的电路原理图如图1所示，该设计中，MAX15005B配置为反激架构，以获得_三路输出电压。

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4 测试波形
    在测试条件：VIN=14 V、RANODE=3．3 kΩ、RGRID=3_3 kΩ、RFILA-MENT=8Ω下，对评估电路板进行测量，其测试结果如图2～图5所示。图2中Ch1为MOSFET VQ1漏极电压(VDRAIN)；Ch2为R13两端的电流检测电压(VSENSE)。图3中Ch1为阳极输出电压纹波，Ch2为栅极输出电压纹波。图4中Ch1为灯丝正极电压(VF1)，Ch2为灯丝负极电压(VF2)。图5中M为灯丝有效电压(VF1-VF2)。

5 电源，负载调节率数据
    表1给出不同输入电压范围和负载条件下，从电路板上测试得到的电源，负载调节率数据。

6 结论
    本应用笔记提供的电源参考设计用于驱动典型的真空管荧光显示器，非常适合汽车应用。按照文中列出的规格要求构建电路，并对电路进行测试。本文给出电路原理图和典型测试波形。