輝光管電子時鐘DIY記錄-動態掃描驅動方式

for 莫利獎同志 20170825

以下內容是輝光管掃盲知識（備註：來源於百度百科），瞭解的可以跳過。

簡介
輝光放電管，亦稱“冷陰極離子管”或“冷陰極充氣管”，是一種利用氣體輝光放電原理而工作的離子管，在電子電路中指示、穩壓等作用。在工作時，管內產生明顯的輝光。輝光的顏色決定於管內所充氣體的成分，如氖顯紅色，氬顯淺紫色，汞顯淡藍色，氦顯粉紅色等。常見的輝光放電管有氖管、穩壓管等。

特徵
低壓氣體中顯示輝光的氣體放電現象。在置有板狀電極的玻璃管內輝光放電輝光放電充入低壓（約幾毫米汞柱）氣體或蒸氣，當兩極間電壓較高（約1000伏）時，稀薄氣體中的殘餘正離子在電場中加速，有足夠的動能轟擊陰極，產生二次電子，經簇射過程產生更多的帶電粒子，使氣體導電。輝光放電的特徵是電流強度較小（約幾毫安），溫度不高，故電管內有特殊的亮區和暗區，呈現瑰麗的發光現象。

原理
輝光放電時，在放電管兩極電場的作用下，電子和正離子分別向陽極、輝光放電輝光放電陰極運動，並堆積在兩極附近形成空間電荷區。因正離子的漂移速度遠小於電子，故正離子空間電荷區的電荷密度比電子空間電荷區大得多，使得整個極間電壓幾乎全部集中在陰極附近的狹窄區域內。這是輝光放電的顯著特徵，而且在正常輝光放電時，兩極間電壓不隨電流變化。在陰極附近，二次電子發射產生的電子在較短距離內尚未得到足夠的能使氣體分子電離或激發的動能，所以緊接陰極的區域不發光。而在陰極輝區，電子已獲得足夠的能量碰撞氣體分子，使之電離或激發發光。其餘暗區和輝區的形成也主要取決於電子到達該區的動能以及氣體的壓強（電子與氣體分子的非彈性碰撞會失去動能）。

一直想做個輝光管時鐘，但是一直沒有時間做，趁現在不是很忙，趕緊動手搞搞。首先是輝光管的點亮電壓，經過測試，電壓在150到170V左右合適（QS30-1），一般的升壓電路使用MC34063或者3845B，本次就選擇3845B來做升壓，電路如下

輸入電壓需要9V以上，最好是12V，電感的線徑越粗越好，MOS的內阻要小，輸入輸出電容最好用品質高的，layout時也要注意走線及鋪銅。我電路測試效率，12V輸入，輸出140V50mA，效率有83%（手上負載儀最高電壓150V），所以170V時效率也應該在80%以上。

升壓電路解決後，開始設計輝光管驅動電路，以往的驅動方式是靜態驅動，這次我作死試下動態驅動方式，也就是大家熟悉的數碼管動態驅動的方式，想想應該可以，最起碼也要試試，畢竟電路簡單，元件也少，電路如下：

注意下，由於是高壓，所以要選擇耐高壓的管子，PNP選擇A92，NPN選擇A42。

剩下的就是單片機電路及時鐘，單片機選擇STC15F2K16S2_LQFP32，FLASH單片機，可以不斷改程序，開發工具只要個USB轉串口即可，唯一不好的地方就程序在下載時需要進行冷啓動，針對於這點，我用了一顆上海晟矽微的純IO型單片機做串口監視，然後自動控制STC單片機的冷啓動過程，這樣就實現了程序一鍵下載，很是方便。電路如下：