Pioneer TX-1060 튜너 (2), PD2011B IC와 VFD

글쓴이 : SOONDORI

역시나… 본래의 것은 아니더라도 참조할 회로도가 있으니 전체적인 구성 파악은 물론, 세부적인 내용들을 상상하고, 검토하고, 확인하기가 쉽다.

* 관련 글 : Pioneer TX-1060 튜너 (3), 전원부 검사

■ 점검내용

현재 상태를 요약하자면 다음과 같다.

○ 잠깐의 착각이 있었던 +13V 전원회로는 지극히 정상.
○ VFD 필라멘트 전원공급 라인(VFD #1, #26 핀)의 전압은 AC 약 6V으로 트랜스포머 공급라인 정상
○ 그 외의 핀들에 있어서 모종의 펄스들이 관측되고 Tune+/Tune-를 눌렀을 때 파형이 변하는 것을 보면 ‘PD2011B VFD0드라이버(*) 내장 마이크로컨트롤러’ 및 부속회로는 정상 추정.
○ 참고로 VFD의 형명은 NEC의 FIP7P8. FIP는 도시바 상품 브랜드이니 범용품으로서 다른 모델들에서도 쓰였다는 뜻이다.

* 동 IC의 고전압은 트랜스포머에서 나오는 전압을 변환, 회로도기준 -22VDC를 사용.

기본 동작환경을 확인했으니 이제는 VFD 고장 확인과 즉응적 대처에 집중하기로 한다.

■ 진공형광디스플레이(VFD; Vacuum Fluorescent Display)

VFD는 간단히 말해서 ‘발광체를 내장한 특수 3극 진공관’이다. 전자를 방출하는 필라멘트(Cathode), 방출된 전자의 이동을 적절히 제어하는 그리드(Grid), 전자의 충돌로 발광하는 형광 숫자판(Segment Anodes) 세 가지 요소로 구성된다.

(출처 : http://www.vintagecalculators.com/assets/images/ElDisp_5.GIF)

수 백도 필라멘트 가열 즉, 전자 방출이 없으면 아무 일도 일어나지 않는다. VFD  #1, #26핀 필라멘트 저항을 측정해보니 5.7오움. 다행히 단선은 없다.

핀 배열을 정리하면… 1) 녹색 표기 #1, #26에 AC 5V 필라멘트 전압을 공급하고 2) 마이크로컨트롤러가 8개 보라색 그리드 핀을 제어하되 3) 함께 제어되는 청색 표기 Anode의 통전 상태에 따라 2)와 3)의 교차점에 있는 형광문자가 발광한다. 물론 숫자 한 개의 단위 세그먼트(a, b…f)에 상당하는 ‘Mhz’, ‘Memory’, 점(Dot) 등 특수문자의 처리도 동일하다.

다음은 Technics ST-C03 튜너의 예. 구성과 동작 논리는 같지만 문자 구성이 다르므로 핀 할당이 다르다. 전기적인 규격도 다를 것이다.

여기서 잠깐… 만일 VFD 고장이 확인되면 어떻게 조치할 수 있을까?

○ Memory 표시는 포기하고 ‘묻지마’를 하나 구해서 하드-와이어링 대체
○ 만능기판과 LED로 구성된 지시계를 만들거나 또는  FND 어레이로 대체하는 방법 : 중요한 것은 제어펄스인데 교차 Refresh기법은 동일하고 높은 제어전압을 낮추는 것은 분압기 저항 몇 개로 처리할 수 있으며 LED 소모전력은 꽤나 작기 때문에… 제법 그럴 듯한 이야기다.
○ 어쩌면 e-Bay 등 사이트에 적출부품이 있을 지도?
○ 고장난 롯데 파이오니어 기기로 부터 적출 또는 롯데 서비스센터 문의 등. 이런 정도 상상을 해두되… 아직 결론을 내릴 때가 아니다.

전자는 방출되고 있는가?

핵심은 약간의 저항값이 관측되는 필라멘트의 양/부 판정. AC 5V Peak점 전류는 논리상 ±2.5V ÷ 5.7Ω = 0.44A. 일본 Futaba社의 4BT245INK VFD(18:88, 시계용)의 데이터시트를 살펴보면 1) Filament Current : Typical 117mA@DC, 2) Filament Voltage : Typical 1.5V@DC로서 3) 저항값은 DC기준 약 12.8오움이다. 이 NEC VFD는 문자 수가 많고 크기도 더 크기 때문에 더 많은 전자입자들이 필요할 것이라는 논리로, 두 배쯤 낮은 저항값은 일견 타당해 보인다. 밀봉된 텅스텐 필라멘트 저항이 시간경과에 따라 달라질 이유는 없을 듯하니 약 6오움을 공장출고값으로 간주. (이 부분에 대하여 아래 ‘구경꾼’님의 댓글 참고. 2018.03.12)

기타 문자 발광을 방해하는 요소를 생각해 보았다.

Grid 및 Anode의 극성 오류 내지 불충분한 전압? 원칙적으로 Anode로 이동하고 싶은 방출 전자는 Grid에 의해 반발 차폐되거나 가속제어되므로 문자가 발광하려면 1) Anode는 무조건 양의 전압, 2) 그리드는 최소 0V 이상 준위가 유지되어야 한다.

* 관련 글 : 롯데전자 LT-8300 타이머 튜너 (8), 진공 형광 디스플레이 오류 확인

이런저런 궁리 끝에 다음의 그림에서 제시된 ‘전압차(Ek) 필수’라는 일반논리에 착안하여 회로를 추적해보았다.

(출처 및 글 : https://www.futaba.co.jp/en/display/vfdinfo/vinfo_kudo_1.html)

(NEC ‘RD4.7EB’ Zenor Diode의 제너전압은 그럴 듯하게… 4.7V이다)

D410 제너다이오드의 동작이 약간 모호한 점을 제외하고 회로에 별 다른 이상은 없다. Grid, Anode 통제펄스들도 정상. 확인했던 사항들을 아래에 정리.

(VFD #4, #7,#15,#22, #10, #13, #17, #19 그리드들 중 #4핀의 파형 예시. 0~-22V가 아니라 +5V에 -20V가 더해지는 형태인 점이 특이하다. 5V라함은… 4.7V가 연상된다. 일단, 제너다이오드가 의심스럽다는 판단을 적어두고.)

(VFD 기타 Anode들 중 #21핀의 파형 예시)

(Zenor Diode 원 위치한 상태로서 VFD #1, #26의 파형. 현재 전압은 AC 3.3V)

(Zenor Diode를 원 위치한 상태로서 VFD #1~#26의 파형. 무부하 조건으로서 AC 6V. 뭔가 이상하다?)

단품 고장일 가능성이 점점 커지고 있다. 전문가도 아닌 마당에 이런 경우가 처음이라 짐짓 당황스럽기는 한데… 그러나 포기는 없다. 이상하게 생각된 점들을 적어 놓자면…

○ 다소 모호한 Zenor Diode 검사
○ 참조 매뉴얼에서는 22V로 적시되어 있는데… 아무튼 관측값  -25V로 내려가야 하는 구동펄스가 위쪽 +5V를 남겨 두고 있다. 뭔가 모호하다.

문뜩, 아주 단순한 구성으로 문자의 절편이 발광하는 지 확인해보자는 생각이 들었다.

우선, 필라멘트 FIL+, FIL-를 DIY 전원공급기로 구동. 다소 과하다 싶은 전압에서도 필라멘트가 적색발열하지 않는다. 분명 끊어진 것은 아닌데 어찌하여? NEC 제품은 본래 그렇다고 간주하고 넘어간다.

그 다음으로, 필라멘트 AC 전원은 보드에서 공급도록 하고 1) 전원공급기 (-)를 VFD #1에, (+)를 #25에 연결, 2) #4(Grid 1)과 #25(Memory)에 (+) 연결하였다. 일체 반응이 없다.

아무래도 이쯤에서 잠정 결론을 내리는 게 좋겠다. “이 VFD는 고장이다” 그 이유는? 여전히 필라멘트 문제는 아닌 듯하고… 눈에 안보이는 크랙을 통해 충전가스가 빠져 나갔거나 혹은 형광물질의 수명이 다 되었거나. 모호함. 뭔가 찜찜하고 딱히 명쾌하지도 않지만… 이제부터는 새로운 대안을 찾아야겠다.

* 관련 글 : Pioneer TX-1060 튜너 (5), VFD 구동 전압과 펄스

[ 참고용 : NEC FIP에 대한 정보 ]

(NEC FIP 7P8C의 스펙. 데이터시트 다운로드 : http://www.excesssolutions.com/mas_assets/acrobat/ES1672.pdf)