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干貨分享 | 如何使用示波器、AFG和萬用表測試LED?驅動器的調光線性度？

2022-01-28 07:46:43 泰克科技

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隨著LED燈珠技術的發展，相較于傳統的模擬調光技術，數字調光技術在近幾年得到了長足的發展。現如今在燈具市場里有成千上萬種調光產品可供選擇，在調光驅動選擇上我們需要考慮到這些要素。調光平滑度，調光深度，在調光過程中是否有可感知的頻閃和紋波。

為了達到調光輸出的超細平滑度，首先得了解每個調光等級之間的差別。在每個調光等級間，如果差別越小，則調光越平滑。這樣就能在整個調光過程中實現無極調光。如下圖所示。

本文案例是一個客戶需要快速測量PWM調光時的輸出電流線性度和平滑度，進而再進積分球測試亮度線性度。被測器件是一款集成度極高，具備恒壓或恒流輸出的雙模式BUCK和無極性接入的載波二總線芯片。同時客戶又擔心這種具備總線功能的調光芯片，在總線通訊時會不會對LED調光產生影響。而Buck部分高達1Mhz的開關頻率，同時又為電流測量帶來了不小的挑戰。本文選擇使用了TCP0030A探頭，此探頭可以達到120Mz帶寬，對于高速電流信號的測量非常合適。

我們下面就帶著這些問題，一起進入測試和驗證。

測試目的：
1，使用AFG31252產生的信號進行PWM調光，使用DMM6500掃描輸出電流線性度。
2，使用電流探頭測量電感電流，查看在調光時候是否電感飽和，以選擇適合的電感。
3，觀測在總線通訊時，對調光是否產生影響，是否造成LED閃爍。

測試環境已經搭建完畢：

測試思路

我們先對問題1進行測試：
使用AFG生成PWM調整占空比，此處沒有把萬用表串入回路，而是用DM6500測量檢流電阻電壓，計算出燈串電流平均值。由此可以獲得如下圖表：

就此看來，全占空比調光范圍內，線性度還是極好的。在每個AFG驅動的PWM周期，SW都可以快速的響應，電流達到預設值無過充。

我們進而驗證在總線通訊時候，LED電流是否會受到影響。得益于TCP0030A具有120Mhz的速度，我們可以觀察到可能存在的，非常細小的電流噪音。這對于查找一些莫名其妙的LED閃爍，微亮等異?，F象，提供了非常清晰的測量支持。
其實從上圖中就能看到，在調光PWM信號的關周期時，總線上的載波波形，并沒有在LED電流上產生任何尖峰。我們再看一下在EN開周期時的情況。

可見，在總線通訊波形快速變化時，燈串電流依然沒有任何的毛刺或者上下過沖。
我們再把電流探頭換到電感上，對電感電流進行一下觀測。

可見電流在開周期時候最高達到約900mA，得益于TBS2000高達20M的存儲深度，ZOOM后波形依然非常清晰，可見目前所選電感未出現電流翹尾的飽和現象。當然，想要更仔細的評估電感的可用度，還需要對各種不同開關模式下的電感電流做更多的測試，可見上一篇文章。這個電流的上升時候僅有640ns！這是一款開關速度1Mhz的恒流LED驅動芯片，低速電流探頭是無法測量的，對于這種信號的測量，這款TCP0030A高達120Mhz速度的電流探頭，幾乎是唯一選擇。

客戶隨后使用串口在二總線上傳輸MODBUS協議，使用MCU按照AFG給定的頻率控制燈串亮度，很快便設計完畢了一款照明燈的方案設計。