汽车中的真空管荧光显示器(VFD)参考设计

该参考设计提供了一个能够获得真空管荧光显示器(VFD)供电电源的解决方案，非常适合汽车应用。 设计包括完整的原理图和材料清单(BOM)，并给出了负载/电源调节率的测试数据及其它测试结果。

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包含三个基本电极—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20kHz至200kHz范围的工作频率，以避免可闻噪声和闪烁。

设计规格和电路

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：9V至16V连续变化，5.5V至40V瞬变

VANODE：77VDC ±10%，18mA (典型值)、58mA (最大值)

VGRID：55VDC ±10%，14mA (典型值)、41mA (最大值)

VFILAMENT：3.1VAC ±10%，350mA (典型值)、385mA (最大值)

输出纹波：77V：1VP-P；55V：0.5VP-P
电源调节率，VIN = 9V至16V:

VANODE = ±3%

VGRID = ±3%

VFILAMENT = ±5%

上述规格的原理图如图1所示。本设计采用MAX15005B反激式配置，以获得三个输出电压。

图1.MAX15005B反激式转换器原理图，FSW= 22kHz。