Драйвер накала для VFD

Данная 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 =)