Драйвер накала для VFD

attention_picДанная статья является логическим продолжением этого материала про драйверы анодов/сеток ВЛИ. А раз анодный вопрос решен, то остается лишь разобраться с проблемой накала, которая встает во весь рост при использовании отрицательного смещения накальных импульсов (необходимо для работы драйверов упомянутых выше) и нежелании использовать трансформаторы.

Особенности этого решения:
— подходит для большинства дисплеев;
— отсутствие трансформатора;
— питание от 5В;
— не нужно никаких сигналов извне, только питание.

Внимание! Схемы представленные ниже являются лишь плодом размышлений и моделирования — в железе тестирования не проводилось. А значит возможно потребуются доработки.

Структурная схема

Идея достаточно компактного, экономичного и более менее универсального драйвера накала VFD тревожит мой разум уже несколько дней, и теперь я хотел бы предложить одно из возможных решений. Ну и начать следует с общего, а именно со структурной схемы. Напряжения внутри схемы приведены типовые с учетом существования огромной массы индикаторов.

Принцип работы несложен. С помощью генератора мы получаем 2 меандра в противофазе, которые затем отправляются к мощным буферам. Важно чтобы амплитуда колебаний на выходе буферов могла изменяться, ибо не всем индикаторам понравится накал в 5В. С помощью DC-DC мы получаем необходимое для работы драйвера анодов/сеток отрицательное напряжение, которое также складывается с меандрами, опуская их средние точки на соответствующее значение уровня ниже земли.

Инвертирующий DC-DC

Никогда их не использовал, но подозреваю, что в этом деле хватит попсового MC34063 по схеме из даташита, с пересчетом соответсвующих резисторов под нужное напряжение. Если кто сможет посоветовать другие дешевые преобразователи с минимальной обвязкой — буду только рад. Ток определяется максимальным током катодов, т.е. сеток+анодов.

Генератор, буферы, сумматоры

Основной микросхемой для реализации всего этого выбрал счетверенный оу AD8534.
Вот его характеристики, важные с точки зрения текущей задачи:
  • напряжение питания: 2,7...6 В;
  • выходной ток на ОУ: +-250 мА.

Накал большинства дисплеев находится в диапазоне 50...200 мА, теперь я думаю уже стало понятно, почему я выбрал именно его =) Также стоит отметить его низкую стоимость — порядка 37р/шт на али(при покупке десятка) и мелкий smd корпус. В отечественных магазинах цены немножко выше, но все еще остаются приемлемыми, на мой взгляд.

Ну и, собственно, с легкой руки родилась следующая схема на одном AD8534, которая вполне успешно работает в модели.


Генератор
X1 фактически включен в режиме компаратора, но функционально выполняет роль генератора меандра. При данных номиналах частота генерации чуть больше 700 Гц.
X2 тоже включен в режиме компаратора, но играет роль элемента НЕ. Таким образом формируя противофазный меандр.

Буферы
На оставшихся 2 ОУ собраны неинвертирующие усилители. Комбинируя номиналы делителей и задающих усиление резисторов можно получать необходимую амплитуду импульсов для текущего дисплея. В данном случае задана амплитуда в 3,4 В.

Сумматоры
От большой отрицательной постоянки защищаем выходы ОУ с помощью C2, C3, включенных плюсом к ОУ. Номиналы подбираем таким образом, чтобы их сопротивление на частоте генерации было намного меньше чем сопротивление накала. Единиц ом думаю будет достаточно. Ну а V_neg олицетворяет собой инвертирующий dc-dc, упоминающийся ранее и выполняющий нужное отрицательное смещение.

Таким образом получается вполне компактное и аккуратное решение, на мой взгляд.

P.S. Файл MicroCAP9 прикреплен.
P.P.S Картинка в аннотации лишь для привлечения внимания =)
  • +4
  • 20 марта 2015, 17:28
  • 1essor1
  • 1
Файлы в топике: model.zip

Комментарии (28)

RSS свернуть / развернуть
Вы не учли напряжение питания ОУ. Данное решение не эффективно по рассеиваемой мощности (30В 200мА). Лучше всего использовать импульсный трансформатор со вторичной обмоткой со средней точкой, подключённой к напряжению катодов.
0
  • avatar
  • SOVA
  • 20 марта 2015, 17:37
Не совсем понял. Питание ОУ — 5В. Откуда 30?
0
Напряжение на выходе ОУ не может быть выше напряжения его питания. В описании я не увидел дополнительного развязанного источника питания для операционных усилителей.
0
Извиняюсь, конденсаторы на выходе проморгал.
0
Идея интересная, но я рекомендовал бы перейти на ключевой режим. Синус там не нужен. ИМХО.
0
Конец недели, я не вижу очевидного. Тут же не синус, а меандр.
0
Мне кажется тебе стоит отдохнуть :)
0
И тут ты не попал — там меандр)
0
Подустал за недельку :)
0
Хм, конденсаторная развязка. Можно и так, да. Хотя если на накал требуется большой ток, то лучше взять ключевой каскад, вроде драйвера мосфета. Амплитуду напряжения можно при желании регулировать питанием этого каскада.
Но резисторы R16 и R17 великоваты. При запуске преобразователя конденсаторы С2 и С3 должны зарядиться до Vneg, как раз через них. Да и ток анодов на 10к будет слишком большое падение напряжения давать.

И я по прежнем считаю, что транс — оптимум. Для раскачки достаточно двух транзисторов (схема пуш-пулл), опционально можно на них же генератор сделать. Сам транс, работая без подмагничивания, может быть выполнен на небольшом колечке.
+1
  • avatar
  • Vga
  • 21 марта 2015, 04:10
1.Ну раз можно и так, то значит схема вполне работоспособна?
2.Не совсем понял про ток анодов, как он будет через 10к течь?
3.Небольшие колечки как из ATX бп?
4. Существуют ли микротрансформаторы на пару ватт?
0
Нет, небольшие – это достаточные по окну для размещения обмоток. Большего тут не требуется.
0
1) Ну, теоретически. Но это не значит, что она лижена недостатков.
2) А как еще? Ну, в данном случае лучше его было назвать током катода, но сути это не меняет.
3) Полагаю, даже К10х6х4 хватит.
4) Сам мотай.
0
Сейчас покопался в схеме питание своего ВЛИ из муз. центра — действительно я с номиналами R16, R17 загнул. Они тут еще через 5,6В стабилитрон подключаются.

0
Стабилитрон немного приподнимает катод относительно минуса питания. Это ЕМНИП нужно для опускания сеток и анодов ниже катода, чтобы избежать засветки отключенных сегментов.
0
А какие могут быть критерии в выборе этого стабилитрона? Напряжение, допустимый ток?
0
Напряжение — зависит от того, какое напряжение требуется для надежного запирания (но явно не меньше амплитуды напряжения накала). Ток — чтобы держало максимальный ток катода.
0
Ток катода = ток накала, верно? Т.е. раз допустимый ток стабилитрона на рисунке выше 0.14А, то значит можно точно сказать что ток накала не превышает эту величину?
0
Нет, ток катода = ток анодов + ток сеток. Накал сам по себе.
0
Ага, уже яснее. Т.е. максимальный ток инвентирующего dc-dc как раз и определяется макс током катода?
0
Да.
0
я совсем туплю или автор?
зачем тут отрицательное напряжение? на анод подается + и на сетку +, а накал должен иметь среднюю точку на земле
это делается через 2 резистора на оба вывода накала
когда сетка на земле, то сегмент не горит

и для накала нужен ток, а не напряжение и ток устанавливается мощным резистором
драйвер делается на 4х полевиках в виде полного моста
0
Затем, что между анодом и катодом требуется 30В. А драйвер выдает +5 и рассчитан на то, что на катоде -25В.
и для накала нужен ток, а не напряжение и ток устанавливается мощным резистором
Нить накала — бареттер и сама неплохо стабилизирует ток. Режим определяется напряжением.
+1
Наткнулся тут на весьма похожую схему управления, только на аудиоусилителе LM1877.


Жаль конечно, что питание у него +12В. Поискал сейчас мельком в этой нише и не нашел усилителя, чтоб на +5В питания, да на пару ватт, да чтоб уровень на выходе регулировался.
0
У вас V-neg на схеме то правильно подключен? Не наоборот?
0
Правильно. Можно подключить как у меня и задать в свойствах источника напряжение со знаком минус, либо перевернуть, но тогда и задавать со знаком плюс.
Кстати, я все забываю что надо этот кусок схемы переделать, там низкоомные резисторы поставить и стабилитрон включить.
0
Чем всё закончилось?
0
Вся необходимая комплектуха закуплена, но диплом, отпуск, лето и еще пара других проектов пока не дали времени вдоволь поработать с ВЛИ. Как только будут какие-то результаты, я обязательно дам знать.
+1
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.