LED驅動器的調光性能如何用AFG和萬用表測試?
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。
以客戶實測場景為例
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120MHz帶寬,對于高速電流信號的測量非常合適。
下面我們就帶著這些問題,一起進入測試和驗證!
測試目的
■使用AFG31252產生的信號進行PWM調光,使用數字萬用表DMM6500掃描輸出電流線性度。
■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。
■觀測在總線通訊時,對調光是否產生影響,是否造成LED閃爍。
搭建完畢的測試環境
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。
我們進而驗證下在總線通訊時,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,微亮等異常現象,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TBS2000B示波器高達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。
結論
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。
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