如何解決測(cè)試挑戰(zhàn)以克服LED照明應(yīng)用瓶頸？

　　無(wú)論是自帶保護(hù)功能還是不具備保護(hù)功能，驅(qū)動(dòng)LED的開關(guān)電源電路都稱得上是保證系統(tǒng)安全可靠工作的第一道防線，同時(shí)也是提升LED照明系統(tǒng)整體能效、降低其總體成本、實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制功能(如調(diào)光)的關(guān)鍵所在，因此必須通過(guò)適當(dāng)?shù)臏y(cè)試解決方案來(lái)幫助選擇和/或確定有源開關(guān)器件和相應(yīng)電源電路的設(shè)計(jì)。

　　從LED驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路等實(shí)際應(yīng)用電路的開發(fā)角度來(lái)說(shuō)，克服LED上述三大難題離不開精準(zhǔn)、可靠和低成本地實(shí)現(xiàn)各種電性能的測(cè)試測(cè)量，尤其是開關(guān)電源的電性能測(cè)試，而且更加側(cè)重電流測(cè)試。

　　應(yīng)對(duì)瓶頸問(wèn)題的測(cè)試測(cè)量考量要點(diǎn)建議

　　那么對(duì)于LED照明應(yīng)用開發(fā)來(lái)說(shuō)，哪些關(guān)鍵的電性能是值得工程師們特別對(duì)待的呢?泰克公司陳文權(quán)表示，LED電流紋波首當(dāng)其沖，并且關(guān)系到開關(guān)電源的成本和光通量平衡折衷。

　　他分析到，紋波電流通過(guò)提高功耗而影響LED性能，這可能導(dǎo)致結(jié)溫升高，而且對(duì)LED的使用壽命有重大影響。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)溫每降低10℃，半導(dǎo)體的使用壽命就會(huì)延長(zhǎng)2倍。另外，作為工作電流函數(shù)的相對(duì)光輸出(光通量)與二極管電流是密切相關(guān)的，因此可以通過(guò)改變正向電流進(jìn)行調(diào)光。在電流較低時(shí)，若將二極管電流增大一倍，則光輸出也會(huì)增加一倍;但是電流較高時(shí)，電流上升100%僅能使光輸出量增加80%。LED是由會(huì)產(chǎn)生較大紋波電流的開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)的。實(shí)際上，開關(guān)電源的成本在某種程度上是由所允許的電流大小決定的，紋波電流越大，電源成本就越低，但光輸出會(huì)因此受到影響。

　　陳文權(quán)進(jìn)一步指出，開關(guān)電源設(shè)備的轉(zhuǎn)換速率(di/dt、dv/dt)、開關(guān)損耗測(cè)量、安全工作區(qū)(SOA)都是測(cè)試測(cè)量的考量要點(diǎn)。這些指標(biāo)考驗(yàn)著開關(guān)電源的效率。晶體管開關(guān)電路在轉(zhuǎn)換過(guò)程中消耗的能量最大，常用的測(cè)量包括閉點(diǎn)損耗、開點(diǎn)損耗、功率損耗、動(dòng)態(tài)開點(diǎn)電阻、安全工作區(qū)(瞬時(shí)功率)。

　　再者，對(duì)實(shí)現(xiàn)LED調(diào)光的開關(guān)電源調(diào)制分析也必不可少。實(shí)現(xiàn)LED調(diào)光主要有兩種方法：一是降低LED的電流;二是快速地開關(guān)LED，并且通過(guò)電流波形的脈寬調(diào)制(PWM)進(jìn)行調(diào)光更為準(zhǔn)確。顯然，后者已成為行業(yè)主流，在照明和顯示器應(yīng)用上，PWM需要高于100Hz的頻率，以使肉眼感覺不到閃爍，10%的脈沖寬度在ms范圍內(nèi)，并要求電源的帶寬大于10kHz，而且控制環(huán)路總是處于激活狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)了極快的瞬態(tài)響應(yīng)。

　　另外，陳文權(quán)指出，線路自動(dòng)測(cè)量，包括電源質(zhì)量、諧波分析也是LED照明應(yīng)用不可或缺的測(cè)量指標(biāo)，以便出廠時(shí)滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。其中包括真實(shí)功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、波峰因數(shù)、電流諧波測(cè)量和THD。

　　對(duì)癥下藥：找到最合適的測(cè)試測(cè)量方案和示波器

　　陳文權(quán)在演講中與到會(huì)的工程師分享了測(cè)試上述一系列電性能指標(biāo)時(shí)需要注意的事項(xiàng)以及相應(yīng)示波器和配件的選擇。

　　對(duì)于紋波測(cè)量，電流探頭的選擇很重要。LED單管的電流紋波指標(biāo)在1m A級(jí)甚至幾百個(gè)uA，若探頭的動(dòng)態(tài)范圍達(dá)不到，則可通過(guò)增加繞組的方法來(lái)測(cè)量微小的電流。直接與泰克DPO4000/7000示波器相連的TCP0030 AC/DC電流探頭提供了精確簡(jiǎn)單的電流紋波測(cè)量方案，并且支持更高電壓。TACPA300+TCP312(放大器)則可與任意品牌的示波器相連，組成電源測(cè)試方案。

　　圖2：泰克的工程師正在用MSO4000系列示波器和信號(hào)板演示電源毛刺的精準(zhǔn)捕捉。

　　而對(duì)于有源開關(guān)器件損耗測(cè)量，諸如帶有DPO4PWR電源分析應(yīng)用模塊軟件的MSO/DPO4000示波器就非常方便，可自動(dòng)計(jì)算開點(diǎn)損耗、閉點(diǎn)損耗和傳導(dǎo)損耗。不過(guò)，陳文權(quán)提醒到，電壓波形和電流波形之間的定時(shí)必須準(zhǔn)確，可借助諸如TekVPI探頭和偏移校正套件，消除電壓探頭與電流探頭之間的偏移。另外，為處理開關(guān)信號(hào)頻率成分示波器要提供足夠的帶寬和上升時(shí)間，而且要具備快速采樣率，以捕捉跳變，另外就是需要提供深記錄長(zhǎng)度以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間采集。