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干貨分享 | 如何使用示波器、AFG和萬用表測試LED?驅(qū)動(dòng)器的調(diào)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(shù)的發(fā)展，相較于傳統(tǒng)的模擬調(diào)光技術(shù)，數(shù)字調(diào)光技術(shù)在近幾年得到了長足的發(fā)展。現(xiàn)如今在燈具市場里有成千上萬種調(diào)光產(chǎn)品可供選擇，在調(diào)光驅(qū)動(dòng)選擇上我們需要考慮到這些要素。調(diào)光平滑度，調(diào)光深度，在調(diào)光過程中是否有可感知的頻閃和紋波。

為了達(dá)到調(diào)光輸出的超細(xì)平滑度，首先得了解每個(gè)調(diào)光等級(jí)之間的差別。在每個(gè)調(diào)光等級(jí)間，如果差別越小，則調(diào)光越平滑。這樣就能在整個(gè)調(diào)光過程中實(shí)現(xiàn)無極調(diào)光。如下圖所示。

本文案例是一個(gè)客戶需要快速測量PWM調(diào)光時(shí)的輸出電流線性度和平滑度，進(jìn)而再進(jìn)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(shí)客戶又擔(dān)心這種具備總線功能的調(diào)光芯片，在總線通訊時(shí)會(huì)不會(huì)對LED調(diào)光產(chǎn)生影響。而Buck部分高達(dá)1Mhz的開關(guān)頻率，同時(shí)又為電流測量帶來了不小的挑戰(zhàn)。本文選擇使用了TCP0030A探頭，此探頭可以達(dá)到120Mz帶寬，對于高速電流信號(hào)的測量非常合適。

我們下面就帶著這些問題，一起進(jìn)入測試和驗(yàn)證。

測試目的：
1，使用AFG31252產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行PWM調(diào)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(diào)光時(shí)候是否電感飽和，以選擇適合的電感。
3，觀測在總線通訊時(shí)，對調(diào)光是否產(chǎn)生影響，是否造成LED閃爍。

測試環(huán)境已經(jīng)搭建完畢：

測試思路

我們先對問題1進(jìn)行測試：
使用AFG生成PWM調(diào)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(jì)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(diào)光范圍內(nèi)，線性度還是極好的。在每個(gè)AFG驅(qū)動(dòng)的PWM周期，SW都可以快速的響應(yīng)，電流達(dá)到預(yù)設(shè)值無過充。

我們進(jìn)而驗(yàn)證在總線通訊時(shí)候，LED電流是否會(huì)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(xì)小的電流噪音。這對于查找一些莫名其妙的LED閃爍，微亮等異常現(xiàn)象，提供了非常清晰的測量支持。
其實(shí)從上圖中就能看到，在調(diào)光PWM信號(hào)的關(guān)周期時(shí)，總線上的載波波形，并沒有在LED電流上產(chǎn)生任何尖峰。我們再看一下在EN開周期時(shí)的情況。

可見，在總線通訊波形快速變化時(shí)，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(jìn)行一下觀測。

可見電流在開周期時(shí)候最高達(dá)到約900mA，得益于TBS2000高達(dá)20M的存儲(chǔ)深度，ZOOM后波形依然非常清晰，可見目前所選電感未出現(xiàn)電流翹尾的飽和現(xiàn)象。當(dāng)然，想要更仔細(xì)的評(píng)估電感的可用度，還需要對各種不同開關(guān)模式下的電感電流做更多的測試，可見上一篇文章。這個(gè)電流的上升時(shí)候僅有640ns！這是一款開關(guān)速度1Mhz的恒流LED驅(qū)動(dòng)芯片，低速電流探頭是無法測量的，對于這種信號(hào)的測量，這款TCP0030A高達(dá)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(xié)議，使用MCU按照AFG給定的頻率控制燈串亮度，很快便設(shè)計(jì)完畢了一款照明燈的方案設(shè)計(jì)。