VFD专用驱动芯片M35500原理及应用

    摘要：M35500是日本三菱公司生产的驱动VFD专用芯片。该芯片有26个高耐值的输出端口，采用外设串行接口，功能强大，控制简单。本文介绍了M35500的功能特点、控制指令、电气特性、原理及应用电路。

关键词：VFD  驱动  高耐压值  显示屏  M3500

1 功能特点

M35500AFP/AGP是日本三菱公司生产的驱动VFD（Vacuum Fluorescent Display真荧光显示屏）的专用芯片。它具有体积小，集成度高，外围器件少，使用方便等优点。可以直接与控制器和显示屏配套使用。采用串行通信方式，可自行分配地址和自动识别指令，并且与控制器的通信十分简单，M35500内部集成有数据存储器，显示时不占用控制器的时间，而且驱动端口多，管脚分配自由度大，驱动电压范围宽，可以适应多种显示屏的需要。

该芯片具有以下特点：

●具有26个高耐压值的输出口，包括段信号输出口和位信号输出口；

●内含6通道8位A/D转换器；

●具有串行外设接口；

●输出口内置掩摸下拉电阻；

●输入口内置噪音滤波器；

●驱动电压范围为-45V～+5V；

●带有内置时钟发生电路。

2 引脚功能

M35500芯片的引脚排列如图1所示。各引脚功能如下：

1脚和44脚（VDD）为电源引脚，通常接+5V；

2脚（XOUT）为时钟输出端口；

3脚（VSS）为电源地，通常接0V；

4脚（XIN）为时钟输入端口；

5脚（RESET）为复位引脚。该脚接低电平时，芯片被复位；

6～11脚（ANs～AN0）为6个A/D输出端口，可以实现6通道8位A/D转换，输出数字信号由SOUT（14脚）口输出；

12脚（CS）为片选信号。当需要进行通信时，选定该芯片，低电平有效；

13脚（SIN）为串行数据输入端口，由控制器传送来的信息由此端口进入芯片，而且内部有噪声滤波电路。串行通信信号8位默认为一个字节，由芯片进行指令识别和地址分配；

14脚（SOUT）为串行数据输出端口，复位后呈高阻态；

15脚（SCLK）为串行通信时钟信号输入端。它内部也有噪声滤波电路，每个时钟都由2MHz的采样频率进行采样以确定是噪声还是信号；

16、17脚（VEE）为下拉电源，它的作用是为下拉电阻提代电压，即驱动VFD信号的低电压；

18～25脚（DIG0/P0～DIG7/P7）可作为信号输出端口或普通数据输出端口；

26～35脚（DIG8/SEG17～DIG17/SEG8）可作为位信号输出端口或段信号输出端口；

36～43脚（SEG～SEG0）为段信号输出端口。

3 电气特性

3.1 极限参数

M35500芯片的极限参数如下：

●电源电压VDD：-0.3V～+7.0V（Ta=25℃）；

●输入电压VIN：-0.3V～VDD+0.3V；

●段或位输出电压V）：VDD-50V～VDD+0.3V

●耗散功率：Pd=600mW；

●工作环境温度Topr:-20～+85℃；

●存储温度Tstg:-40～+125℃。

3.2 推荐工作条件

为使芯片能够正常工作，应按下列推荐条件使用该芯片：

●电源电压VDD：4.0V～5.5V（Vss=0V）；

●下拉电源电压VEE：VDD-38V～VDD；

●外部时钟频率f(XIN)：4.0～5.2MHz；

●外部串行时钟f(SCLK)：250kHz；

●信号位（18～25脚）高电平输出电流为48mA，低电平输入电流为5mA；

●段信号（26～43脚）高电平输出电流为7mA，低电平输入电流为5mA。

4 控制指令

M35500采用接口方式与微控制器进行数据通信。由一条片选信号线CS、一条通信时钟信号线SCLK、一条串行数据输入线SOUT与控制器相连接。

当CS置低电平时，选中芯片以允许进行通信，并在每个通信时钟的上升沿读取SIN口的状态，然后通过噪声滤波电路处理以确定该位信号值。每8位为一个字节。串行信号有两种上：控制指令信号和显示信息位。

控制指令有：Command0～command3四组，分述如下：

Command0为显示信息设置指令，用于进行位信号个数和段信号个数的设置。Command0后紧跟的数据被默认为显示信息，存入内部数据存储器。Command0的格式如图2所示。

5 内部结构

M35500内部由模式寄存器、显示控制电路，显示内部存储器、计数器、转换器、命令分析电路、噪音滤波器、时钟发生电路、A/D控制电路/选择器以及串行外部接口等组成，图6为M35500内部结构框图。

M35500内部的数据存储器可用来存储显示信息。由串口读来的信号经串/并转换后，再经指令分析电路判断是信息还是指令，并由内部的通信计数器产生地址，最后将信息存入相应的字节。显示时根据模式寄存器内的显示方式再进行显示，并由显示控制电路向各端口写入相应的状态。

6 应用

图7为M35500应用于变频空调柜机显示面板的电路原理图。由于M35500的负电源驱动芯片，因此VEE接-30V直流电压。当某端口输出为1时，如果VFD显示屏相应位的栅极、屏极电压高于灯丝电压，则该段点亮；当输出为0时，其栅极、屏极电压为-30V，低于灯丝电压，则该段不亮。M35500的位段分配方式采用10段16位格式，显示屏的6个栅极位引依次接DIG4～DIG9，16个阳极段引脚则依次接SEG0～SEG15，动态扫描由M35500自动完成。显示内容及控制信号都由单片机送入M35500。数据由串行输入SIN送入，SCLK为通信时钟信号，CS、RESET都由C504单片机控制。