Vacuum fluorescent Display Netzteil von negativer Spannung auf positive Spannung umbauen

[Steffen H. (exciter)]

Guten Tag,

Ich möchte ein Netzteil welches -31V für Anode/Grid und 6VAC für die 
Heizung liefert auf positive Spannung umbauen. Ich habe bereits 
Primärseitig die Anschlüsse der Spulen getauscht, ausgangsseitig die 
Dioden gedreht.
Ich bekomme nun auch positive Ausgangsspannung, allerdings funktioniert 
die Regelung der Ausgangsspannung über die z-Diode nun nicht mehr.
Drehe ich die Diode ebenfalls, zieht die Schaltung mehr als den 
doppelten Strom und die 31V erreiche ich bereits bei 4V Eingangsspannung 
statt 12V. Die  Heizspannung ist dann natürlich auch zu niedrig.
Wie müsste man das ganze möglichst einfach umstricken, damit die 
Ausgangsspannung am Ausgang möglichst stabil ist?

Gruß
Steffen

[Sebastian R. (sebastian_r569)]

Die polarisierten Kondensatoren hast du dann auch entsprechend gedreht?

[Steffen H. (exciter)]

Stimmt, habe ich vergessen zu schreiben. Habe ich gemacht, ja.

[Henrik V. (henrik_v)]

Wie funktioniert denn die Regelung?
Wenn die Spannung (im Original) die Zenerspannnung von D13 
unterschreitet, 'klaut' sie dem Schalttransistor Basisstrom.

Wie soll diese Regelung funktionieren, wenn Du jetzt eine positive 
Spannung geregelt werden soll?

Du könntest es mit einem Optokoppler probieren, dessen Transistorausgang 
die Basis von Q02 auf Masse zieht. Die OK Diode dann mit der ZD 
(gegenpolig) in Reihe über C7. Liefert dann aber etwas mehr Spannung, da 
die OK Diodenspannung dazu kommt.
(Ist jetzt so eine Q&D Idee ... evtl ist ein einfacher Transistor zur 
Invertierung einfacher...)

[Steffen H. (exciter)]

Genau, deswegen funktioniert es so nicht. Ich könnte einen zweiten 
step-up Wandler einsetzten das stimmt, wollte ich aber erstmal 
vermeiden, weil ich nicht weiß inwiefern das störend auf das Gerät wirkt 
(Funkgerät). Ich glaube ich habe noch einen mit nem XL6009 liegen.

Das mit dem Optokoppler habe ich bei anderen Schaltungen (ich glaube 5V 
Ladegeräte gesehen). Wäre einen Versuch wert, sollte die Variante mit 
einem zweiten Wandler nicht taugen.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Steffen H. schrieb:
> Ich möchte ein Netzteil welches -31V für Anode/Grid und 6VAC für die
> Heizung liefert auf positive Spannung umbauen.

Natürlich sind die -31V nicht für die Anode und das Grid, sondern fürs 
Filament. In dieser Konfiguration leuchtet ein Segment, wenn Anode und 
Grid auf Masse gezogen werden. Sie werden evtl. durch hochohmige 
Widerstände auf -31V vorgespannt.

[Steffen H. (exciter)]

True, ich verbringe immer nur häppchenweise Zeit an dem Project. Die 
-31V werden vom hmcs400 über die high voltage pins mit internem pulldown 
an die Grid/Seg Pins geschaltet.
Dann sollten die Segmente/ Grids bei 0V positiver und bei -31V negativer 
als das Filament sein?

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Steffen H. schrieb:
> Dann sollten die Segmente/ Grids bei 0V positiver und bei -31V negativer
> als das Filament sein?

Noch negativer würde ja gar nicht gehen. Solange Grid/Anode auf etwa dem 
Potenzial des Heizfadens liegt, leuchtet nix, weil ja keine Elektronen 
vom Grid und der Anode angezogen werden. Das ganze ist wie eine alte 
Vakuumröhre.
Ist Grid und Anode positiver als der Heizfaden, z.B. auf 0V, fängt der 
Elektronenfluß an und das durch das Grid und die passende Anode gewählte 
Segment leuchtet.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Steffen H. schrieb:
> Ich möchte ein Netzteil

Die gezeigte Schaltung ist kein Netzteil, sondern ein selbstschwingender 
1-Transistor Sperrwandler. Mit einer kruden, aber funktionierenden 
Regelung.

> welches -31V für Anode/Grid und 6VAC für die
> Heizung liefert auf positive Spannung umbauen.

Warum? Wofür?

> allerdings funktioniert
> die Regelung der Ausgangsspannung über die z-Diode nun nicht mehr.

Natürlich nicht. Die Z-Diode zieht beim Erreichen (oder Überschreiten) 
der notwendigen Ausgangsspannung die Basis des Transistors auf GND und 
würgt so die Schwingung ab.

Wenn das mit positiver Ausgangsspannung funktionieren soll, muß da noch 
ein NPN dazwischen. Emitter auf GND, Kollektor an Basis von Q02, Basis 
des neuen Transistors über Z-Diode (natürlich umgepolt) an 
Ausgangsspannung. Evtl. noch ein Angstwiderstand in Reihe zur Z-Diode.


Matthias S. schrieb:
> Steffen H. schrieb:
>> Dann sollten die Segmente/ Grids bei 0V positiver und bei -31V negativer
>> als das Filament sein?
>
> Noch negativer würde ja gar nicht gehen.

Doch. Die Heizung (das Filament) hat ja eine extra Wicklung und wird 
über die Z-Diode D02 auch an die negative Spannung gebunden. Der 
Anodenstrom (egal welche Anode) sorgt dafür, daß das Filament ein paar 
Volt über der minimalen Ansteuerspannung floated.

[Steffen H. (exciter)]

Ja, ganz salopp gesagt… dass das Potential der Anoden einen Tick 
niedriger liegt ist glaube ich zur Vermeidung das die einzelnen Segmente 
im Multiplexbetrieb nachleuchten oder? Stimmt, so könnte man das ganze 
auch lösen.
Zu dem warum:
Der Microcontroller mit maskrom hat leider einen Defekt an einem der 
Eingänge, weshalb ich einige Funktionen (z.B. VFO Wechsel)nicht nutzen 
kann. Ersatz gibt es für ein Gerät aus den 80ern auch nicht. Ich habe 
den Inhalt gedumped und auf einen pinkompatiblen Chip mit 
programmierbaren ROM geschrieben. Der Chip hat aber nur Open-drain PMOS 
Ausgänge die mit 0/5V Pegel arbeiten. Ich dachte es wäre einfacher das 
ganze nun mit positiver Spannung zu betreiben und dann einen uln2003 als 
levelshifter zu nutzen und damit Bauteile zu sparen. Oder gibt es sowas 
als Baustein, der mit negativen Spannungen umgehen kann?
Vlt. Habe ich hier auch wieder einen Gedankenfehler…

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Steffen H. schrieb:
> Ja, ganz salopp gesagt… dass das Potential der Anoden einen Tick
> niedriger liegt ist glaube ich zur Vermeidung das die einzelnen Segmente
> im Multiplexbetrieb nachleuchten oder?

Nicht nachleuchten. Aber sicher/schneller abschalten. Das betrifft auch 
eher die Gitter als die Anoden.

> Zu dem warum:
> Der Microcontroller mit maskrom hat leider einen Defekt an einem der
> Eingänge, weshalb ich einige Funktionen (z.B. VFO Wechsel)nicht nutzen
> kann. Ersatz gibt es für ein Gerät aus den 80ern auch nicht. Ich habe
> den Inhalt gedumped und auf einen pinkompatiblen Chip mit
> programmierbaren ROM geschrieben. Der Chip hat aber nur Open-drain PMOS
> Ausgänge die mit 0/5V Pegel arbeiten.

Also Ersatz der VFD-Ansteuerung.

> Ich dachte es wäre einfacher das
> ganze nun mit positiver Spannung zu betreiben und dann einen uln2003 als
> levelshifter zu nutzen und damit Bauteile zu sparen. Oder gibt es sowas
> als Baustein, der mit negativen Spannungen umgehen kann?
> Vlt. Habe ich hier auch wieder einen Gedankenfehler…

ULN2003 ist insofern ungeeignet, als der größere Strom bei einem 
eingeschalteten VFD-Segment in das VFD hinein fließt. Der ULN2003 ist 
aber gemacht um größere Ströme abzuleiten. Man muß den also mit relativ 
niederohmigen Pullup-Widerständen betreiben, was Strom verschwendet. In 
der Tat ist bei VFD ein H-Side Treiber angesagt. Die d.s.e. FAQ listet 
ein paar geeignete Treiber. Herkömmliche H-Side Treiber sind bei VFD 
Perlen vor die Säue, weil nur 10-20mA benötigt werden.

Die kanonische Schaltung wenn man keinen integrierten Treiber einsetzen 
kann/will ist pro Kanal ein PNP. Emitter an +5V, Basis über Widerstand 
an den Logik-Level Ausgang. Kollektor schaltet das VFD. Weil ein 
inaktiver VFD-Anschluß praktisch keinen Strom braucht, reichen 
hochohmige (47K und größer) Pulldown-Widerstände). Die effektive 
Anodenspannung ist dann +5V zuzüglich die negative Spannung am Filament. 
Genauso wie das ursprünglich gedacht war. Als PNP bieten sich Typen mit 
integrierten Widerständen an (sog. Digitaltransistoren). Z.B. BCR185.

Natürlich muß die Ansteuerung dann invertiert sein. Ein Gitter/Anode vom 
VFD ist aktiv bei L-Level. Ader du sagst ja, du hast das Programm. Mehr 
noch: bei Verwendung eines ULN2003 wäre das auch so.

[Steffen H. (exciter)]

Das mit dem 2003 ist gut zu wissen, danke. Ich habe alternativ noch den 
UDN2981 liegen.
Ich werde nun versuchen den Code anzupassen ohne das ich die 
Sprungmarken anpassen muss. Eventuell habe ich da eine Möglichkeit 
gefunden. Man produziert halt jedes Mal Ausschuss, sollte das 
geschriebene Programm fehlerhaft sein. Sollte die softwareseitige 
Invertierung funktionieren sollte ich mit einem digital PNP + Pulldown 
pro Ausgang hinkommen. Das von dir Vorgeschlagene (zusätzlicher NPN), 
der die Basis vom Q2 auf Masse zieht funktioniert in Multisim schonmal. 
Aber bevor ich mir das Filament zerstöre bleibe ich besser bei der 
originalen Schaltung.
Mal sehen wann ich Zeit finde weiterzumachen.

Gruß Steffen