CN109870896A - 一种辉光计时器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辉光计时器，使用IN‑14辉光管，HV57708译码芯片，STM32F103主控芯片，DS32231时钟信号芯片，以及包括MAX1771控制器的升压电路，使用脉冲频率调制方式对输出电压进行控制，将12V输入电压升压为170V输出电压，在主控芯片控制下通过HV57708译码芯片点亮辉光管不同数字，提供一种基于现有控制芯片而不用特别进行电路设计的接线简单易于控制并且效率高的辉光计时器。

Description

一种辉光计时器

技术领域

本发明属于电子计时器领域，具体的属于可视的时间或日期的指示装置，具体涉及一种辉光计时器的构成及其电路。

背景技术

辉光管，又名“辉光放电管”，它是利用气体的在一定的电压下，在管子的阴极会产生辉光放电现象而制成的离子管，所以也被称为 “冷阴极充气管”或者“冷阴极离子管”。它在电子电路中主要用于显示、稳压等功能场合。当辉光管供电后时，其管内会产生明显的辉光，管内所充气体的种类决定了辉光的颜色，如红色辉光由氖产生，浅紫色辉光由氩产生，淡蓝色辉光由汞产生等。氖管为最常见的辉光管。辉光管自20世纪50年代投入使用以来，广泛用于数字显示，随着60年代液晶显示和LED显示的快速发展，辉光管退出主流市场，并于80年代初停产。近年来，作为一种带有强烈复古气息和独特美感的显示器件，日益稀少的辉光管再次回到电子工艺品领域，重新焕发光芒。

辉光管属于高电压低电流的直流供电管，在广泛使用的初期，通常都可以用匹配的电源进行电压直供，而如果要用来作为计时器，那么通常需要满足电池就能够供电的需求，就需要进行低电压到高电压的转换，因此升压电路是设计的难点之一，直接的思路是通过电源芯片来控制输出电压，电源芯片根据控制方式不同可以分为两种，一种是PWM，另外一种是PFM。PWM就是脉宽调制，方波的周期不变，而高电平的持续时间发生了变化，引起占空比的变化。PFM是脉冲频率调制，方波的高电平持续时间不变，而周期发生了变化，引起占空比的变化。如何选取一款升压控制器并进行对应的升压电路设计和相应的辉光管，主控，辉光管控制芯片的选型和匹配来构成一个完整的辉光管计时器就是一个需要解决的问题。

现有技术中对于如何设计辉光管计时器的完整方案并不多，专利CN201110321244给出了完整的升压电路和控制电路方案，然而该升压电路采用的控制器相对复杂并且效率较低，并且也没有给出具体的限流电阻阻值，限流电阻阻值过低会导致辉光管控制芯片烧坏，过高会导致使用较低电感值的电感引起电感啸叫；专利CN201620816121仅仅公开了一个辉光管计时器的整体框架，并未设计具体的选型和升压电路；专利CN201720075596公开了一种多路可控辉光计时器，使用了PWM的升压方案，同样存在采用的控制器相对复杂并且效率较低等问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种辉光计时器的主要部件构成及其升压电路，主要目的是提供一种接线简单易于控制并且效率高的辉光计时器。

为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

一种辉光计时器，包括：

辉光管，引脚分配控制单元，主控单元，供电升压单元，其中，所述辉光管使用IN-14辉光管，用于显示数字；所述引脚分配控制单元包括HV57708芯片，用于驱动辉光管不同的引脚对应的数字点亮；所述主控单元包括STM32F103主控芯片和 DS32231时钟信号输出芯片，用于输出时间信号并且控制引脚分配控制单元进行相应时间信号对应数字的点亮，所述供电升压单元包括MAX1771控制器，使用脉冲频率调制方式对输出电压进行控制，将12V输入电压升压为170V输出电压，用于点亮辉光管，所述DS32231时钟信号输出芯片的输出信号输入所述STM32F103主控芯片作为时间信号，所述STM32F103主控芯片根据时间信号将输入的低电压经过升压后输入所述HV57708芯片用于驱动对应的时间显示。

进一步地，所述辉光管的数量为6个，两两分别用于时，分，秒的显示。

进一步地，所述供电升压单元的具体升压电路连接方式使用MAX1771控制器的官方boost电路连接方式，针对辉光管的设计在于其中MOS管采用TK8P65W，反馈电阻采用1.8MΩ和16KΩ，限流电阻为30 MΩ，电感为100uH，输入电容为200uF, 输出电容为10uF，电容均使用电解电容。

本发明同现有技术相比，其优点在于：

现有技术中使用了复杂的PWM升压方案，技术偏见在于，PFM升压通常用于升压幅度不高的升压电路，例如从5V升到12V，而本发明采用了MAX1771控制器，其外围电路简单，但通常设计的难点在于限流电阻过大会影响效率，过小可能导致MOS管短路甚至烧坏其他控制器芯片，而限流电阻也直接影响输出电流，相应影响电感的选择，电感过大则影响效率，过小则会引起电感啸叫，本发明人通过特别计算和设计，选择了合适的限流电阻和电感值并配合其他元件选择得到了简单的升压电路，在满足升压要求的基础上，无任何啸叫和不稳定风险，并且升压效率达到80%以上。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图。

图2为本发明的升压电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例一种辉光计时器，包括：主控单元1，引脚分配控制单元2，供电升压单元3，辉光管4，其中，所述辉光管4使用IN-14辉光管，用于显示数字；所述引脚分配控制单元2包括HV57708芯片，用于驱动辉光管不同的引脚对应的数字点亮；所述主控单元1包括STM32F103主控芯片和 DS32231时钟信号输出芯片，用于输出时间信号并且控制引脚分配控制单元2进行相应时间信号对应数字的点亮，所述供电升压单元3包括MAX1771控制器，使用脉冲频率调制方式对输出电压进行控制，将12V输入电压升压为170V输出电压，用于点亮辉光管4，所述DS32231时钟信号输出芯片的输出信号输入所述STM32F103主控芯片作为时间信号，所述STM32F103主控芯片根据时间信号将输入的低电压经过升压后输入所述HV57708芯片用于驱动对应的时间显示。在已经公开了详细的电器件选型的基础上，电路连接部分仅需要按照个控制器的输入输出端口和功能端口进行相应常规连接即可，本发明并非针对这种连接在常规现有技术的基础上进行改进，本发明的改进在于选型本身，选型完毕要的常规连接属于本领域技术人员的能力范围，不再赘述，升压电路的外围电路有特别设计，请参见图2及下文。

IN-14辉光管仅有数字显示，没有标点例如时间显示常用的冒号分隔符，可以使用6个辉光管，两两分别隔开用于时，分，秒的显示，当然可以选择带有标点的辉光管进行替代，这时只要增加相应的译码器（引脚分配控制单元）输出端口即可，这种变更在本发明已经公开的基础上属于常规要素变更，本领域技术人员应当由能力进行这种变更，不再赘述。

如图2所示，所述供电升压单元3的具体升压电路连接方式使用MAX1771控制器的官方boost电路连接方式，本发明的特别设计在于，其中MOS管Q1采用TK8P65W，反馈电阻R2和R1分别采用16KΩ和1.8MΩ，限流电阻R_SENSE为30 MΩ，电感L1为100uH，输入电容C1为200uF, 输出电容C4为10uF，电容均使用电解电容，在此基础上其他元件均属于官方boost的标准元件。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种辉光计时器，包括： 辉光管，引脚分配控制单元，主控单元，供电升压单元，其特征在于，所述辉光管使用IN-14辉光管，用于显示数字；所述引脚分配控制单元包括HV57708芯片，用于驱动辉光管不同的引脚对应的数字点亮；所述主控单元包括STM32F103主控芯片和 DS32231时钟信号输出芯片，用于输出时间信号并且控制引脚分配控制单元进行相应时间信号对应数字的点亮，所述供电升压单元包括MAX1771控制器，使用脉冲频率调制方式对输出电压进行控制，将12V输入电压升压为170V输出电压，用于点亮辉光管，所述DS32231时钟信号输出芯片的输出信号输入所述STM32F103主控芯片作为时间信号，所述STM32F103主控芯片根据时间信号将输入的低电压经过升压后输入所述HV57708芯片用于驱动对应的时间显示。

2.如权利要求1所述的辉光计时器，其特征在于：所述辉光管的数量为6个，两两分别用于时，分，秒的显示。

3.如权利要求1-2所述的辉光计时器，其特征在于：所述供电升压单元的具体升压电路连接方式使用MAX1771控制器的官方boost电路连接方式，针对辉光管的设计在于其中MOS管采用TK8P65W，反馈电阻采用1.8MΩ和16KΩ，限流电阻为30 MΩ，电感为100uH，输入电容为200uF, 输出电容为10uF，电容均使用电解电容。