NixieTube clock: 2013

IV-17 VFD Nixie Clock

IV-17 VFD 在我腦海中迴盪許久，親身跳進去才知道水很深
還好學了點游泳技巧，先不要沉下去
在慢慢思考怎麼擺手跟腳，邊浮邊學游泳，還好最後有浮起來

最早要從這張照片說起，看起來是不是很美，其實這一切都是假象
因為相機太好了，實際字體暗到幾乎有要砸掉的衝動
請繼續看下去

設計上聽信網路謠言採用了 LM9022 產生的交流電，作為燈絲供給
這一切是完美的，因為真的可以使用，只是推動六根 IV-17 非常吃力，溫度超高

至於所需的閘極電壓呢? 完全設計錯誤，因此結論就是這塊板白做了
會點亮都是靠旁邊那台電源供應器
最重要的問題就是電壓沒有隔離

這是一個全新的開始，舊設計上已經完全放棄
新設計開始動手實作，直接採用變壓器，自激式產生隔離交流燈絲電源與閘極高壓
這次純手工製作，大約做了10顆，手指已經罷工

這是成品，順便給它穿上外衣
那兩個冒號花了自己很多心血，找遍了各大電子材料行，拼湊出來的成果

成品背照圖，從背後看就可以知道設計上預留很多伏筆，GPS定時當然免不了的功能

水很深幸好最後學會了游泳，雖然姿式不一定標準，還是可以歸納會游泳吧@!

標準自激式變壓器，頻率大約50kHz，隔離電壓產生

1. AC 2.4V 提供給 6根IV-17 作為燈絲電源供給

2. VEE -27V 提供給閘極高壓 (採用泛 PT6312 , upc16312 or HT16512 三款功能都一樣 )

這是已經完成的成品

高效率 DC-DC Nixie Tube 升壓版 Part2

暨上一篇採用UC3845B 進行Nixie Tube 升壓電路的設計
這一篇放棄了使用電感，而改採變壓器
目的只有兩個
1. 好還要更好
2. 功率可以更大，推動更多大型Nixie Tube ex:IN-18

這次設計納入了 step-up 與 step-down 電路

step-up升壓產生高壓，變壓器製造時每層均有包覆"拉瑪膠帶"，絕緣測試可達1000V
因此搭配外部被動元件，目前測試最高電壓為DC 450V (標準nixie tube 只需170V)
當中設計電壓可調，主要透過控制UC3845B 的參考電壓
Vout = 2.5V*(1+R1/R2)
透過公式搭配R1 與 R2電阻即可變成電壓可調
為了電路版美觀，採用了 Bourns 3224W 精密多轉可變電阻

step-down 電路，設計上高空打飛機，送洗電路板非常貴，因此設計了三款常用IC
1. TPS5430 這款IC最貴，輸出最高可達 3A
2. TD1583 ，輸出最高可達 3A
3. AX3102，輸出最高可達 3A
驗證後，天佑好人三款都中獎，完全都可以使用
由於這三款操作頻率達300KHz以上，電路板layout非常重要，否則從示波器會看到很多漣波

不免俗還是需要放一下CAD模擬圖，交代一下設計過程

獨立單元的近照，內部零件包含有step-down 與 step-up(DC 150V~250V 可調)電路
設計上均搭配 CLC 濾波電路，可去除高頻所產生的雜訊

驗證性質的電路板，這款省略了 step-down, step-up修改被動元件，電壓可調(DC 170~450V 可調)

外觀尺寸圖

不免俗也要測試一下性能，直接推動 14顆 IN-18 超大型燈管

秀一下輸入電壓 16V @0.64A (10.24W) {設定11~16V均可}

輸出電壓169V@48.5mA (8.1956W); 效率80%

示波器，Pk-Pk 2.4V (1.4%)

檢查一下 MOFET與變壓器有無發燒，室溫26度，紅外線測溫為48度
相較於採用電感設計溫度達 50-60度，已經有大幅度改善
而且是"很輕鬆"推動 14顆 IN-18 大型燈管

高效率 DC-DC Nixie Tube 升壓版 Part1

有鑑於傳統使用NE555 或者 MC34063 自己玩的結果就是
1.效率低
2.溫度高
結論就是玩幾根管子還可以，如果要演生操作大型例如:IN-18 就力不從心了

先放幾張照片解解饞，這是第一代重新設計的DC-DC 升壓版

CAD 模擬實體圖

這次測試採用14根 IN-14 進行測試，點亮無誤，電感與MOSFET溫度約50-60度
效率達80%

採用ON UC3845B 我是第一個採用此IC取代 NE555與MC34063
因為該款IC已經內建電流放大電路，非常適合使用在這種場合

Chess Nixie (無線感應)

很高興與大家分享這份成果
Nixie Tube 指的是冷陰極管，裡面有一些金屬文字，加入直流偏壓而產生輝光放電
透過DC-DC升壓電路可以產生足夠點亮Nixie tube 所需電壓 (大約 DC 170V @2mA)

點燈模式DC-DC感應升壓從有線變成無線
這次採用技術為空氣電感與透過印刷電路板製作平面電感 (plate inductance)
採用印刷電路板(PCB)製作電感好處是

1. 電感量穩定，設計與製作成品誤差非常小
2. 減少人工繞線作業

以下這張圖說明了概要，空氣電感感應到電壓很低，不足以點亮Nixie Tube
因此必須再透過多組升壓電路從低電壓升壓到高電壓
採用空氣電感變壓器，中間夾雜為空氣間隔(Air Gap) 因此變成無線架構