CN101739938A - 一种用于真空荧光显示器的驱动电源电路 - Google Patents
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Abstract
一种用于真空荧光显示器的驱动电源电路，涉及电路技术领域。本发明包括集成控制模块和与集成控制模块各引脚连接的功率元件。集成控制模块内包括反馈控制回路、与反馈控制回路相连的数字控制逻辑单元和与数字控制逻辑单元相连驱动真空荧光显示器灯丝的开关电路。电源VDD分别与集成控制模块的引脚VDDA和引脚VDD_AC连接并与功率级电感、肖特基二极管和分压电路连接得到直流电压输出Vout。集成控制模块的引脚DC_set和引脚AC_set分别经电阻接地，集成控制模块的引脚O_AC1和O_AC2分别经过集成控制模块的输出控制连接到灯丝两端。同现有技术相比，本发明具有成本低、功耗低、电源输出调整容易、集成度高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及电路技术领域，特别是用于真空荧光显示器的驱动电源电路。
背景技术
现有技术中，真空荧光显示器VFD所需的电源电路一般都是直接从交流变压器获得所需的阳极直流高压和驱动灯丝所需的交流电压，如图1和图2所示。这种电源电路的缺点是不能集成，安装复杂，而且所需变压器成本较高。
中国专利申请号为2004100644147的“用于真空荧光显示器的电源电路”，公开了采用电荷泵、电感线圈、PWM控制电路等实现支流升压电源电压，并通过PWM控制电路得到周期交流电压。该技术中，只能通过改变电荷泵的级数改变直流电源电压，通过PWM控制电路周期性地接通、断开开关晶体管得到周期的交流电压，无法根据负载、参考电压的变化进行调整，且电路复杂，输出电源稳定性差。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种用于真空荧光显示器的驱动电源电路。它无需使用变压器，降低了成本，节约了功耗，集成的控制模块使电路连接更简单，且对直流电压和交流电压调整容易。
为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：
一种用于真空荧光显示器的驱动电源电路，其结构特点是，它包括集成控制模块和与集成控制模块各引脚连接的功率元件。集成控制模块内包括反馈控制回路、与反馈控制回路相连的数字控制逻辑单元和与数字控制逻辑单元相连驱动真空荧光显示器灯丝的开关电路。电源VDD给集成控制模块的直流与交流电路实现部分的电源输入端口VDDA和VDD_AC，以及功率电路部分提供直流电源输入。直流输出电源电压Vout经过电阻分压电路反馈输入到集成控制模块的引脚V_FB。直流驱动控制引脚DC_DRV经过集成控制电路中的反馈回路和数字控制单元驱动功率电路部分得到稳定的直流电源电压。集成控制模块的引脚DC_set和引脚AC_set分别经电阻接地，通过调整阻值调整两个引脚的参考电压，以调整直流稳压输出和交流电源控制信号输出。交流输出控制信号A、B驱动开关电路，输出端O_AC1和O_AC2连接到灯丝两端。
在上述驱动电源电路中，所述反馈控制回路主要包括误差放大电路、软启动电路、振荡电路和参考电压电路。误差放大电路包括第一误差放大器、第二误差放大器和比较器，直流和交流反馈信号分别通过误差放大器放大、频率补偿后与比较器比较，输出与软启动输出，时钟控制输出相逻辑后作为数字逻辑单元的输出。
在上述驱动电源电路中，所述数字控制逻辑单元包括由两相不重迭时钟实现电路、时钟控制电路和脉冲去抖电路。比较器的输出连接到数字控制逻辑单元，数字控制逻辑单元产生直流输出驱动连接到集成控制模块的引脚DC_DRV，数字控制逻辑单元产生两个不同相、同幅的脉冲控制信号A、B驱动灯丝两端的开关电路。
在上述驱动电源电路中，所述开关电路包括驱动灯丝两端交流电压的交叉耦合开关电路和驱动开关的缓冲电路。交叉耦合开关电路为与电源VDD相连的一路经脉冲控制信号A和脉冲控制信号B分别控制的开关接电压VSS，两个开关的交点接集成控制模块的引脚O_AC1连到灯丝的一端。另一路经脉冲控制信号B和脉冲控制信号A分别控制的开关接电压VSS，两个开关的交点接集成控制模块的引脚O_AC2连到灯丝的另一端。
本发明由于采用了上述结构，利用直流-直流开关变换电源中输出的PWM脉冲控制信号经过相位变换得到异相、同幅脉冲转换为VFD交流驱动灯丝电压。通过对参考电压的改变，调整驱动灯丝交流的脉冲输出占空比，从而控制灯丝两端的开关导通和关断时间调整灯丝的交流电压有效值。同现有技术相比，本发明具有成本低、功耗低、电路连接简单、电压调整容易、集成度高的特点。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为现有技术市电经变压器降压和整流后得到规定的电源电压示意图；
图2为现有技术直流电源经DC/DC变换得到规定的电源电压示意图；
图3为本发明的电路结构示意图；
图4为本发明的集成控制模块内部电路连接示意图；
图5为本发明开关电路原理示意图；
图6为本发明控制信号A、B的逻辑图；
图7为本发明由控制信号A、B控制的交流信号输出图。
具体实施方式
参看图3至图5，本发明包括集成控制模块和与集成控制模块各引脚连接的功率元件。集成控制模块内包括反馈控制回路、与反馈控制回路相连的数字控制逻辑单元和与数字控制逻辑单元相连驱动真空荧光显示器灯丝的开关电路。电源VDD分别给集成控制模块的引脚VDDA和引脚VDD_AC和功率级电路部分提供直流电源输入。直流电压输出Vout经分压电阻与集成控制模块的引脚V_FB相连。集成控制模块的直流控制引脚DC_DRV输出直流脉冲控制信号驱动功率级输出。集成控制模块的引脚DC_set和引脚AC_set分别经电阻接地，通过调整这两个引脚的参考电压调整直流和交流电源输出。反馈控制回路包括误差放大电路、软启动电路、振荡电路和参考电压电路。误差放大电路包括第一误差放大器、第二误差放大器和比较器，分别对直流和交流电路部分进行反馈控制。通过回路控制调整振荡器时钟频率，改变驱动直流和交流电源的控制脉冲占空比，以得到稳定的直流电源电压和交流控制信号输出。数字控制逻辑单元包括两相不重迭时钟实现电路、时钟控制电路和脉冲去抖电路。比较器的输出连接到数字控制逻辑单元，数字控制逻辑单元产生直流输出驱动连接到集成控制模块的引脚DC_DRV，数字控制逻辑单元产生两个不同相、同幅的脉冲控制信号A、B驱动灯丝两端的开关电路。开关电路包括驱动灯丝两端交流电压的交叉耦合开关电路和驱动开关的缓冲电路。交叉耦合开关电路为与电源VDD相连的一路经脉冲控制信号A和脉冲控制信号B分别控制的开关接电压VSS，两个开关的交点接集成控制模块的引脚O_AC1连到灯丝的一端。另一路经经脉冲控制信号B和脉冲控制信号A分别控制的开关接电压VSS，两个开关的交点接集成控制模块的引脚O_AC2连到灯丝的另一端。当控制信号A驱动开关导通时，连接O_AC1灯丝一端电压高于连接在O_AC2的灯丝另一端，灯丝两端压差为正，否则当控制信号B驱动开关导通时，灯丝两端压差为负。
本发明使用时，直流电压输出Vout可通过参考电压及输出端分压电路进行调整。通过调整参考电压而调整直流电压输出Vout值和交流电源电压的脉冲宽度。当参考电压为固定值时，不改变分压电路分压比的情况下，直流升压电压一定，控制交流电压开关导通和关断时间一定，交流电压的占空比一定，交流电压的有效值就一定。当参考电压一定时，可调整输出端电阻改变直流电压输出Vout值。
参看图6，通过振荡电路中的振荡时钟频率控制PWM脉冲信号A、B的频率并通过时钟脉冲宽度以及数字控制逻辑电路产生两相时钟不交控制信号，从而使脉冲信号A、B分别控制的开关不同时导通，以免发生过流现象。
参看图7，当脉冲控制信号A、B分别使开关导通，灯丝两端的电压分别在VDD和-VDD之间转换。当脉冲控制信号同时不导通时，开关处于高阻状态，灯丝两端电压相同，分别为电源电压的一半，加在灯丝两端的电压差为零。灯丝对地电压高于地电平，防止了漏光现象发生。通过调整参考电压，得到周期内可调的交流脉冲宽度，从而调整灯丝亮度。
Claims (4)
1.一种用于真空荧光显示器的驱动电源电路，其特征在于，它包括集成控制模块和与集成控制模块各引脚连接的功率元件，集成控制模块内包括反馈控制回路、与反馈控制回路相连的数字控制逻辑单元和与数字控制逻辑单元相连驱动真空荧光显示器灯丝的开关电路，开关电路在关断时处于高阻状态，灯丝电压高于栅级或阳极的零电位，电源VDD分别与集成控制模块的引脚VDDA和引脚VDD_AC连接并与功率级电感、肖特基二极管和分压电路连接得到直流电压输出Vout，集成控制模块的引脚DC_set和引脚AC_set分别经电阻接地，集成控制模块的引脚O_AC1和O_AC2分别经过集成控制模块的输出控制直接连接到灯丝两端。
2.根据权利要求1所述的用于真空荧光显示器的驱动电源电路，其特征在于，所述反馈控制回路包括误差放大电路、软启动电路、振荡电路和参考电压电路，误差放大电路包括第一误差放大器、第二误差放大器、频率补偿电路和比较器，并通过调整放大器输入端的AC_set和DC_set引脚电压对交流和直流电源进行占空比和电压调整，得到稳定的脉冲驱动信号A、B和直流电压输出，集成控制模块的引脚V_FB经第二误差放大器和与第二误差放大器并联的频率补偿电阻、电容连接到比较器的输入端，软启动电路和振荡电路分别与比较器的输入端相连。
3.根据权利要求1或2所述的用于真空荧光显示器的驱动电源电路，其特征在于，所述数字控制逻辑单元包括由两相不重迭时钟实现电路、时钟控制电路和脉冲去抖电路，比较器的输出连接到数字控制逻辑单元，数字控制逻辑单元产生直流输出驱动连接到集成控制模块的引脚DC_DRV，数字控制逻辑单元产生两个不同相、同幅的脉冲控制信号A、B驱动灯丝两端的开关电路，异相不重迭时钟防止开关短路现象发生。
4.根据权利要求3所述的用于真空荧光显示器的驱动电源电路，其特征在于，所述开关电路包括驱动灯丝两端交流电压的交叉耦合开关电路和驱动开关的缓冲电路，交叉耦合开关电路为与电源VDD相连的一路经脉冲控制信号A和脉冲控制信号B分别控制的开关接电压VSS，两个开关的交点接集成控制模块的引脚O_AC1连到灯丝的一端，另一路经脉冲控制信号B和脉冲控制信号A分别控制的开关接电压VSS，两个开关的交点接集成控制模块的引脚O_AC2连到灯丝的另一端。
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| CN102761161A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-10-31 | 无锡中星微电子有限公司 | 移动电源 |
| CN108932924A (zh) * | 2017-05-25 | 2018-12-04 | 上海璞丰光电科技有限公司 | 一种新型拓扑结构的真空荧光屏电源 |
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