简 介： 对于辉光数码管IN-12进行了初步的测试。改造了基于U3843A的高压产生模块，通过替换其中的功率器件使其能够稳定的输出160V电压，用于点亮辉光数码管。

关键词： IN 12，辉光数码管，U3843A

§01 IN-12辉光数码管

  这是从TB 进口In-12辉光数码管前苏联俄罗斯diy创意时钟闹钟电子管in-14 购买到的两只辉光数码管。计划制作MOOC视频前景特色装饰。

  根据 俄文字母表 可以看出上述的型号对应的应该是IN-12B型辉光数码管管。

1.1 辉光数码管简介

  在 讲堂军库 IN-12A辉光管时钟 苏联原装辉光管 赛博朋克风格 给出了辉光数码管的一般介绍。

  辉光管也叫作阴冷极辉光放电指示管，诞生于50年代左右，由由一家名为 Haydu Brothers Laboratories （海顿兄弟实验室）的小型真空管制造商制造出来，并在1955年被Burroughs Corporation（美国宝来公司）收购之后开始推向市场。

  美国宝来公司将这种阴冷极辉光放电指示管命名为NIXIE，这个名字衍生自Numeric Indicator eXperimentalNo. 1的缩写NIX I，虽然后来这种阴冷极辉光放电指示管有很多种名称出现，业界一般统称为阴冷极氖读数管，但是大多数还是以Burroughs Corporation（美国宝来公司）的NIXIE这个名字当做白话统称，因此后来大部分都是用Nixie tube这个词来表示。

1.2 IN-12辉光数码管管脚定义

  网络上早了半天IN-12辉光管管脚定义未果。在 B站关于IN-12辉光管视频 中看到作者展示了相应的产品说明书。

  下面是视频中产品说明书的内容，可以看到IN-12包括有两种型号：IN-12A，IN-12B两种。他们的管脚分布略有不同。

1.3 管脚初步测试

1.3.1 如何识别管脚？

  IN-12辉光数码管总共有12个管脚。他们在底部呈顺时针排列。

  使用 绝缘测试仪 所产生的高压（500V）对IN-12的管脚的功能进行测试。使用其中正极连接第一管脚。然后利用其中的负极点击其中其它管脚，可以逐次确定每个引脚对应的数字。沿着顺时针，各个管脚对应的数字如下图所示.

1.3.2 辉光管极性

（1）在HIV施加正电压

  在HIV 施加正电压，数码施加负电压。串联电阻为50kΩ。施加的电压为+500V，但实际输出的电压为176V。

（2）HIV施加负电压

  将施加的电压反过来。通常的串联电阻：50kΩ。

1.4 辉光管导电特性

1.4.1 导电电流

  测量上面限流电阻 $R_1=51k\Omega$ 上的电压。 $U_1=51.7V$ 。因此流经的电流为：$$I_1=\frac{U_1}{R_1}=\frac{51.2}{51k}=1mA$$

§02 高压模块

  点亮IN-12辉光数码管需要+170V电压，如何来产生这个直流高压呢？

  原来有几块 H01-P1201-0.6B金升阳高压模块 样品可以产生500V电压。但现在无法找到相应的模块。下面对于另外一款成品的高压模块进行改装。

2.1 成品高压模块

  下面这个模块可以产生100V的直流电压。

  下图为网络上 给出的工作原理图 。

  主控芯片为UC3843A。

2.2 工作原理

  根据 UC3843A数据手册 中给出的内部工作原理框图。可以看到只要对反馈回路中的电阻改变，就可以改变输出电压。

2.2.1 原来电路分压

分压回路参数：

电位器：10k
电阻：13.7k
下面分压电阻：621Ω

  理论输出电压：$$U_{out}=\frac{10k+13.7k+621.3}{621.3}\times 2.5=97.9$$

  这与实际输出的100V相吻合；

2.2.2 输出170V对应的电阻

  计算分压电阻， $R_1$ ， $R_2=621\Omega$ 。则：$$\frac{R_1+R_2}{R_2}\times 2.5=170$$

  可以计算出上拉电阻： $R_1$ 的阻值：$$R_1=\left(\frac{170}{2.5}-1\right)\times R_2=41.61k\Omega$$

  现在电路上已经有固有的电阻13.7kΩ，则需要外加电阻：$$R_0=41.61-13.7=27.91k\Omega$$

  利用两个51kΩ并联，经过测量为25.21kΩ的电阻。替换原来的10k电位器。此时理论上输出电压应该为：

$$U_0=\frac{25.21k+13.7k+621}{621}\times 2.5=159.1V$$

2.2.3 改动结果

  改动之后，高压模块工作电流非常大。这说明其中的功率部分出现了击穿。

  高压斩波所使用的MOS为 SUP85N10 ，它的耐压为100V。所以超过100V，该功率管则会被击穿。

  整流肖特基二极管为 SPTS20S100C ，它的耐压等级也是100V。

2.3 替换器件

2.3.1 替换MOS管

  选择 IRF840 替换原来的MOS管， IRF840的耐压为500V。

2.3.2 整流肖特基二极管

2.4 改造后模块

2.4.1 测试模块

  除了前面两个半导体替换之后，将输出滤波电容修改为0.15uF,400V。

  将IN-12换光管的限流电阻修改为10kΩ，点亮之后，测量高压模块输出电压为158V。

高压模块工作条件：

电源：+12V
工作电流：0.2A

※ 总  结 ※

  对于辉光数码管IN-12进行了初步的测试。改造了基于U3843A的高压产生模块，通过替换其中的功率器件使其能够稳定的输出160V电压，用于点亮辉光数码管。

■ 相关文献链接:

• 进口In-12辉光数码管前苏联俄罗斯diy创意时钟闹钟电子管in-14
• 俄文字母表
• 讲堂军库 IN-12A辉光管时钟 苏联原装辉光管 赛博朋克风格
• B站关于IN-12辉光管视频
• 希玛 AR907C绝缘电阻测试仪基本实验
• H01-P1201-0.6B金升阳高压模块
• 给出的工作原理图
• UC3843A数据手册
• SUP85N10
• SPTS20S100C
• IRF840

● 相关图表链接:

• 图1.1 购买到的IN-12数码辉光管
• 图1.1.1 辉光数码管对应的始终
• 图1.2.1 IN-12的外观
• 图1.2.2 IN-12产品说明书
• 图1.2.3 在TB网站下面盒子上的标签
• 图1.3.2 内部管脚1具有白色的标志
• 图1.3.1 辉光数字管管脚定义
• 图1.3.3 测量电路示意图
• 图1.3.4 笔画施加负电压的情况
• 图1.3.5 施加反向电压之后对应的效果
• 图1.4.1 工作电压
• 图2.1.1 100V的高压模块
• 图2.1.2 高压模块背景
• 图2.1.3 控制原理图
• 图2.1.2 UC3843A 控制芯片
• 图2.2.1 UC3843内部工作原理图
• 图2.2.2 UC3843 管脚定义
• 图2.2.3 斩波所使用的MOS管
• 图2.2.4 整流肖特基二极管
• 图2.2.5 STPS20S100C的参数
• 图2.3.1 APT60D60B 肖特基二极管
• 图2.3.2 改造后的高压模块
• 图2.4.2 点亮后的IN-12辉光数码管

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