如何解決測試挑戰(zhàn)以克服LED照明應(yīng)用瓶頸？

　　無論是自帶保護功能還是不具備保護功能，驅(qū)動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，同時也是提升LED照明系統(tǒng)整體能效、降低其總體成本、實現(xiàn)相應(yīng)控制功能(如調(diào)光)的關(guān)鍵所在，因此必須通過適當?shù)臏y試解決方案來幫助選擇和/或確定有源開關(guān)器件和相應(yīng)電源電路的設(shè)計。

　　從LED驅(qū)動電路和保護電路等實際應(yīng)用電路的開發(fā)角度來說，克服LED上述三大難題離不開精準、可靠和低成本地實現(xiàn)各種電性能的測試測量，尤其是開關(guān)電源的電性能測試，而且更加側(cè)重電流測試。

　　應(yīng)對瓶頸問題的測試測量考量要點建議

　　那么對于LED照明應(yīng)用開發(fā)來說，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(quán)表示，LED電流紋波首當其沖，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，紋波電流通過提高功耗而影響LED性能，這可能導(dǎo)致結(jié)溫升高，而且對LED的使用壽命有重大影響。根據(jù)經(jīng)驗，結(jié)溫每降低10℃，半導(dǎo)體的使用壽命就會延長2倍。另外，作為工作電流函數(shù)的相對光輸出(光通量)與二極管電流是密切相關(guān)的，因此可以通過改變正向電流進行調(diào)光。在電流較低時，若將二極管電流增大一倍，則光輸出也會增加一倍;但是電流較高時，電流上升100%僅能使光輸出量增加80%。LED是由會產(chǎn)生較大紋波電流的開關(guān)電源驅(qū)動的。實際上，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，但光輸出會因此受到影響。

　　陳文權(quán)進一步指出，開關(guān)電源設(shè)備的轉(zhuǎn)換速率(di/dt、dv/dt)、開關(guān)損耗測量、安全工作區(qū)(SOA)都是測試測量的考量要點。這些指標考驗著開關(guān)電源的效率。晶體管開關(guān)電路在轉(zhuǎn)換過程中消耗的能量最大，常用的測量包括閉點損耗、開點損耗、功率損耗、動態(tài)開點電阻、安全工作區(qū)(瞬時功率)。

　　再者，對實現(xiàn)LED調(diào)光的開關(guān)電源調(diào)制分析也必不可少。實現(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，并且通過電流波形的脈寬調(diào)制(PWM)進行調(diào)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(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)，并實現(xiàn)了極快的瞬態(tài)響應(yīng)。

　　另外，陳文權(quán)指出，線路自動測量，包括電源質(zhì)量、諧波分析也是LED照明應(yīng)用不可或缺的測量指標，以便出廠時滿足相應(yīng)的標準規(guī)定。其中包括真實功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、波峰因數(shù)、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(quán)在演講中與到會的工程師分享了測試上述一系列電性能指標時需要注意的事項以及相應(yīng)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uA，若探頭的動態(tài)范圍達不到，則可通過增加繞組的方法來測量微小的電流。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。

　　而對于有源開關(guān)器件損耗測量，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，可自動計算開點損耗、閉點損耗和傳導(dǎo)損耗。不過，陳文權(quán)提醒到，電壓波形和電流波形之間的定時必須準確，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，為處理開關(guān)信號頻率成分示波器要提供足夠的帶寬和上升時間，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度以實現(xiàn)長時間采集。