如何解決測試挑戰以克服LED照明應用瓶頸？

　　無(wú)論是自帶保護功能還是不具備保護功能，驅動(dòng)LED的開(kāi)關(guān)電源電路都稱(chēng)得上是保證系統安全可靠工作的第一道防線(xiàn)，同時(shí)也是提升LED照明系統整體能效、降低其總體成本、實(shí)現相應控制功能(如調光)的關(guān)鍵所在，因此必須通過(guò)適當的測試解決方案來(lái)幫助選擇和/或確定有源開(kāi)關(guān)器件和相應電源電路的設計。

　　從LED驅動(dòng)電路和保護電路等實(shí)際應用電路的開(kāi)發(fā)角度來(lái)說(shuō)，克服LED上述三大難題離不開(kāi)精準、可靠和低成本地實(shí)現各種電性能的測試測量，尤其是開(kāi)關(guān)電源的電性能測試，而且更加側重電流測試。

　　應對瓶頸問(wèn)題的測試測量考量要點(diǎn)建議

　　那么對于LED照明應用開(kāi)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待的呢?泰克公司陳文權表示，LED電流紋波首當其沖，并且關(guān)系到開(kāi)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，這可能導致結溫升高，而且對LED的使用壽命有重大影響。根據經(jīng)驗，結溫每降低10℃，半導體的使用壽命就會(huì )延長(cháng)2倍。另外，作為工作電流函數的相對光輸出(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(kāi)關(guān)電源驅動(dòng)的。實(shí)際上，開(kāi)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。

　　陳文權進(jìn)一步指出，開(kāi)關(guān)電源設備的轉換速率(di/dt、dv/dt)、開(kāi)關(guān)損耗測量、安全工作區(SOA)都是測試測量的考量要點(diǎn)。這些指標考驗著(zhù)開(kāi)關(guān)電源的效率。晶體管開(kāi)關(guān)電路在轉換過(guò)程中消耗的能量最大，常用的測量包括閉點(diǎn)損耗、開(kāi)點(diǎn)損耗、功率損耗、動(dòng)態(tài)開(kāi)點(diǎn)電阻、安全工作區(瞬時(shí)功率)。

　　再者，對實(shí)現LED調光的開(kāi)關(guān)電源調制分析也必不可少。實(shí)現LED調光主要有兩種方法：一是降低LED的電流;二是快速地開(kāi)關(guān)LED，并且通過(guò)電流波形的脈寬調制(PWM)進(jìn)行調光更為準確。顯然，后者已成為行業(yè)主流，在照明和顯示器應用上，PWM需要高于100Hz的頻率，以使肉眼感覺(jué)不到閃爍，10%的脈沖寬度在ms范圍內，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)現了極快的瞬態(tài)響應。

　　另外，陳文權指出，線(xiàn)路自動(dòng)測量，包括電源質(zhì)量、諧波分析也是LED照明應用不可或缺的測量指標，以便出廠(chǎng)時(shí)滿(mǎn)足相應的標準規定。其中包括真實(shí)功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數、波峰因數、電流諧波測量和THD。

　　對癥下藥：找到最合適的測試測量方案和示波器

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

　　對于紋波測量，電流探頭的選擇很重要。LED單管的電流紋波指標在1m A級甚至幾百個(gè)uA，若探頭的動(dòng)態(tài)范圍達不到，則可通過(guò)增加繞組的方法來(lái)測量微小的電流。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，組成電源測試方案。

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

　　而對于有源開(kāi)關(guān)器件損耗測量，諸如帶有DPO4PWR電源分析應用模塊軟件的MSO/DPO4000示波器就非常方便，可自動(dòng)計算開(kāi)點(diǎn)損耗、閉點(diǎn)損耗和傳導損耗。不過(guò)，陳文權提醒到，電壓波形和電流波形之間的定時(shí)必須準確，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(kāi)關(guān)信號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(cháng)度以實(shí)現長(cháng)時(shí)間采集。