Nixie Stromversorgung (MC34063)
Hochspannungsmodul für Nixie-Anzeigeröhren mit MC34063 Aufwärts-Schaltregler
Zum Aufbau einer Uhr mit alten Nixie-Röhren fehlte mir die passende Stromversorgung. Der Aufbau dieser Röhren aus den 1960er und 1970er Jahren ähnelt dem einer Glimmlampe, wobei die darstellbaren Ziffern oder Symbole als separate Kathoden herausgeführt sind. Sie benötigen eine Hochspannung von etwa 180V. Da im Internet verschiedene interessante Schaltungen existieren, entschied ich mich für einen modularen Aufbau.
Die oben gezeigte Modulplatine nutzt den günstigen und weit verbreiteten Schaltregler MC34063. (Alternative siehe MAX1771) Sie erzeugt aus einer Eingangsspannung von 12V eine feste Ausgangsspannung von 180V. Der Schaltungsvorschlag stammt aus dem unten verlinkten Blog von Threeneurons. Fast alle Bauteile sind in SMD bestückt. Der MC34063 verwendet PFM (Pulsfrequenzmodulation). Daher variiert die Schaltfrequenz je nach Last. Durch Anpassung des Kondensators am TCAP-Pin konnte ich die Schaltfrequenz und Effizienz des Wandlers erhöhen. Außerdem besitzt das IC keine Push-Pull-Ausgangsstufe, weshalb diese durch externe Beschaltung mit einem Transistor vervollständigt wird, um das Gate des Mosfets möglichst sauber zu schalten.
Schaltungsbeschreibung
Der Widerstand R1 ist für die integrierte Strombegrenzung nötig. Die Kondensatoren C1-C3 filtern die Betriebsspannung. Der Schaltregler IC1 bildet das Herzstück der Schaltung. Seine maximale Schaltfrequenz wird durch den Timing-Kondensator C4 festgelegt. Die Kombination aus D1, R2, und T2 bildet zusammen mit dem internen Transistor im Schaltregler eine Push-Pull-Ausgangsstufe. Diese steuert den Feldeffekttransistor T1, welcher zusammen mit der Spule L1 und D2 einen Aufwärts-Schaltregler bildet. Die Widerstände R3, R4 und R5 bilden einen Spannungsteiler als Feedback für den Schaltregler. Der obere Teil ist auf zwei Widerstände aufgeteilt, um die Spannungsfestigkeit zu erhöhen. Diese liegt bei SMD-Widerständen in der Bauform 0805 oft bei nur 150V. Der Kondensator C5 filtert die Feedback-Spannung. Die Ausgangsspannung wird durch die Kondensatoren C6 und C7 gefiltert.
Belastbarkeit und Effizienz
In meinen Messungen konnte in verschiedenen Lastsituationen eine Effizienz von 70% erreicht werden. Die Schaltfrequenz variiert zwischen 1,5 und 75kHz, was mitunter im hörbaren Bereich liegt. Dennoch konnte ich kein Pfeifen der Spule wahrnehmen. Auch bei Belastung mit 5 Watt brach die Spannung nicht ein, womit das Modul auch für Schaltungen mit vielen oder größeren Röhren geeignet ist. Die von mir verwendeten Z5700M sind beispielsweise mit 2,5mA pro Röhre angegeben, was an 180V mit Anodenwiderstand 0,45W ergibt. Diese Schaltung ist besonders kostengünstig.
Links
Downloads
Lizenz
Das von mir erstellte Platinenlayout darf für privaten Gebrauch frei verwendet werden, der Name des Autors muss darauf jedoch erhalten bleiben (CC BY-NC-SA). Der Schaltplan unterliegt keinen Beschränkungen.