在中國(guó)及全球各大主流媒體對(duì)2010年及未來若干年內(nèi)的熱點(diǎn)應(yīng)用的預(yù)測(cè)中，LED照明成為了“英雄所見略同”的當(dāng)然之選。這背后除了LED照明的節(jié)能效應(yīng)迎合了當(dāng)前環(huán)保、低碳的全球熱點(diǎn)關(guān)鍵詞外，更因?yàn)槿�球LED產(chǎn)業(yè)近年來的快速發(fā)展以及背后巨大的市場(chǎng)空間。iSuppli公司的研究數(shù)據(jù)顯示，2009年全球LED營(yíng)業(yè)收入預(yù)計(jì)從2008年的67億美元上升到74億美元（而同期的半導(dǎo)體市場(chǎng)預(yù)計(jì)因全球經(jīng)濟(jì)放緩而萎縮12.4%），預(yù)計(jì)到2013年全球LED市場(chǎng)將達(dá)到143億美元，比2009年增長(zhǎng)近一倍。

 

盡管LED的應(yīng)用可望日益普及，但在LED驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)中仍面臨諸多挑戰(zhàn)，恰當(dāng)?shù)腖ED測(cè)試方法將幫助工程師快速應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。目前，LED電源以開關(guān)電源為主，LED的電性能測(cè)試與開關(guān)電源的電性能測(cè)試基本相同，但更加側(cè)重電流測(cè)試。LED測(cè)試工具和方法多種多樣，本文將從測(cè)試工具套件的選擇說起，介紹泰克電源測(cè)試套件的特點(diǎn)以及在LED關(guān)鍵參數(shù)測(cè)試中的應(yīng)用。

 

電流的測(cè)試主要包括以下測(cè)試項(xiàng)目：電源質(zhì)量測(cè)量，涉及RMS值、波峰因數(shù)、真實(shí)功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)及電壓和電流相角測(cè)量；諧波測(cè)量，包括THD-F、THD-R和RMS測(cè)量及每個(gè)諧波的幅度和相位，根據(jù)IEC 61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試；開關(guān)損耗測(cè)量，包括開、關(guān)、傳導(dǎo)損耗和總功率及能量損耗；安全工作區(qū)；紋波測(cè)量；調(diào)制分析；BH曲線分析。

 

過去，對(duì)電源的特性測(cè)試通常由數(shù)字萬用表測(cè)量靜態(tài)電流和電壓參數(shù)，然后通過計(jì)算器或計(jì)算機(jī)進(jìn)行繁瑣的運(yùn)算才能實(shí)現(xiàn)。而今天工程師可以借助先進(jìn)的高性能示波器作為電源的測(cè)試平臺(tái)。在進(jìn)行示波器的選型時(shí)，測(cè)試工程師必須考慮以下基本性能：基本帶寬和采樣率；足夠的記錄長(zhǎng)度；至少雙通道以實(shí)現(xiàn)電源測(cè)量；具有包括差分探頭、單端探頭和電流探頭在內(nèi)的多種探頭以實(shí)現(xiàn)多種參數(shù)準(zhǔn)確測(cè)量；等等。

 

以開關(guān)信號(hào)上升時(shí)間為5納秒的電源為例，為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量，示波器的上升時(shí)間必須低至1納秒，這意味著示波器的帶寬必須達(dá)到350MHz。示波器的采樣率和記錄長(zhǎng)度（存儲(chǔ)器深度）決定了在某段時(shí)間內(nèi)采集信號(hào)的能力，對(duì)于很多開關(guān)電源測(cè)試來說，通常需要采集四分之一或半周期信號(hào)，某些甚至需要采集全周期信號(hào)。對(duì)于50Hz的工頻信號(hào)來說，半周期為10mS，在每秒1G次采樣的條件下，需要10M的記錄長(zhǎng)度，這是很多示波器不能達(dá)到的性能。而更重要的是，單獨(dú)利用數(shù)字示波器要實(shí)現(xiàn)上述的眾多參數(shù)的手動(dòng)測(cè)試無疑工作量巨大，而且很多參數(shù)很難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量，有必要采用包括電源分析應(yīng)用軟件模塊、測(cè)試探頭在內(nèi)的完整電源測(cè)試套件以有效克服這些問題。

 

作為全球領(lǐng)先的示波器提供商，泰克長(zhǎng)期以來在電源測(cè)試領(lǐng)域建立了廣泛的產(chǎn)品和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因而在當(dāng)前的LED測(cè)試市場(chǎng)奠定了明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。泰克數(shù)年前推出的基于DPO/MSO4000和MSO/DPO3000系列示波器的全套電源測(cè)試方案已經(jīng)在LED測(cè)試領(lǐng)域獲得大量成功應(yīng)用，該套方案包括業(yè)內(nèi)最完整的各種探頭、自動(dòng)測(cè)試和分析的應(yīng)用軟件。MSO/DPO4000和MSO/DPO3000系列示波器由于其獨(dú)有的強(qiáng)大功能，如 Wave Inspector搜索和導(dǎo)航工具、TekVPI探頭接口和集成的特定協(xié)議分析模塊等，已成為工程師提高電源設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率的領(lǐng)先系統(tǒng)。而DPOxPWR電源分析模塊將示波器轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)對(duì)電源設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的集采集、顯示和分析為一體的強(qiáng)大解決方案，此模塊可直接安裝在主體示波器上，實(shí)現(xiàn)了單鍵自動(dòng)測(cè)試，不需要使用專用接口或外部PC。

 

此外，該套件解決方案在以下方面具有突出的優(yōu)勢(shì)：長(zhǎng)記錄長(zhǎng)度（DPO/MSO4000和3000系列分別為10M和5M的記錄長(zhǎng)度），因而可以高采樣率來捕獲電源測(cè)量的整個(gè)周期；利用Wave Inspector功能支持捕捉負(fù)載變化事件，追蹤瞬態(tài)功率值，將瞬態(tài)功率點(diǎn)與相應(yīng)的時(shí)域波形對(duì)應(yīng)分析放大波形細(xì)節(jié)，方便進(jìn)行電源系統(tǒng)分析；高級(jí)數(shù)學(xué)計(jì)算定義了全面的代數(shù)表達(dá)式，自動(dòng)計(jì)算功率等測(cè)試結(jié)果；串行總線分析和觸發(fā)支持電源中SMBus，舞臺(tái)燈光上RS485等低速串行總線的自動(dòng)觸發(fā)、解碼和搜索；自動(dòng)校正探頭偏移，保證最大的結(jié)果測(cè)量精度；PWR功率分析應(yīng)用軟件模塊直接安裝于示波器中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量電源質(zhì)量、開關(guān)損耗、諧波、安全工作區(qū)、調(diào)制和波紋等, 提供了快速準(zhǔn)確的結(jié)果；完善的探頭測(cè)試方案（電流探頭測(cè)量1mA–150ARMS或500Apeak的AC和DC電流；高速差分探頭，高達(dá)1 GHz的帶寬，測(cè)量±42 V的差分信號(hào)；高壓探頭，測(cè)量高達(dá)5600V的差分信號(hào)或高達(dá)20 kV的參考接地信號(hào)）。

 

DPOxPWR電源測(cè)量和分析軟件把泰克數(shù)字示波器轉(zhuǎn)換成完善的分析工具，可以迅速測(cè)量和分析電源開關(guān)器件和磁性元件中的功耗，然后以定制格式生成詳細(xì)的測(cè)試報(bào)告。DPOxPWR在與泰克MSO/DPO4000或MSO/DPO3000系列示波器和差分電壓探頭和電流探頭一起使用時(shí)，為電源設(shè)計(jì)和測(cè)量提供了完整的測(cè)量系統(tǒng)。利用DPOxPWR獨(dú)特的開關(guān)損耗和B-H分析功能，您只需按一個(gè)鍵，就可以測(cè)量開關(guān)器件和磁性元件的功耗。泰克示波器的高帶寬、高采樣率和深存儲(chǔ)器與DPOxPWR相結(jié)合，可以測(cè)量開關(guān)器件和磁性元件上的功率損耗，有效精確地檢定開關(guān)電源特點(diǎn)。它支持模板測(cè)試功能，可以測(cè)量峰值通量密度，使用安全工作區(qū)分析開關(guān)電源的元件級(jí)可靠性。

 

 

 

消磁的目的是消除探頭鐵芯內(nèi)的寄生磁場(chǎng)，否則將造成零點(diǎn)的漂移和測(cè)量誤差。每次進(jìn)行消磁后都需要調(diào)節(jié)探頭的零點(diǎn)平衡，消除存在的偏移。消磁與平衡調(diào)節(jié)步驟在相關(guān)的資料手冊(cè)中有完整說明，這里不再贅述。

 

為進(jìn)行LED電源測(cè)量，必須測(cè)量流經(jīng)開關(guān)器件的電壓和流經(jīng)開關(guān)器件的電流，因此要求采用電壓探頭和電流探頭兩個(gè)分立的探頭。然而由于每個(gè)探頭都有自己的特性傳播延遲，這種傳播延遲的不一致導(dǎo)致偏移。測(cè)量的功率是電壓與電流值的乘積，因此這種延遲偏移必然帶來諸如開關(guān)損耗等測(cè)量結(jié)果的偏差，必須消除這種偏移。泰克電源測(cè)試套件提供了泰克獨(dú)有的強(qiáng)大靜態(tài)時(shí)間偏移校正功能（+/-100ns），支持所有泰克探頭。為動(dòng)態(tài)地消除探頭偏移，您可以選用一個(gè)去偏移套件，包括偏移校正脈沖發(fā)生器、電源測(cè)量偏移校正夾具，偏移校正脈沖發(fā)生器用于對(duì)校正夾具產(chǎn)生一個(gè)激勵(lì)信號(hào)，該信號(hào)將傳遞到電壓和電流探頭，專用夾具測(cè)量電壓與電流通道波形的偏差，通過調(diào)整或抵消偏差從而實(shí)現(xiàn)電壓和電流波形在時(shí)間上對(duì)齊。

 

紋波是加在直流輸出電壓上的交流電壓，也是LED電源測(cè)試中的一個(gè)非常重要測(cè)量參數(shù)。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，而且會(huì)提高LED結(jié)溫進(jìn)而影響LED性能，甚至嚴(yán)重降低LED的使用壽命（經(jīng)驗(yàn)顯示，結(jié)溫每升高10℃使用壽命就縮短一半）。

 

MSO/DPO4000和MSO/DPO3000系列示波器支持自動(dòng)的紋波測(cè)試。通過去除輸出波形中的直流分量，示波器計(jì)算剩余交流分量的均方根值，并繼續(xù)計(jì)算后續(xù)波形采集到的RMS輸出電壓紋波來獲得統(tǒng)計(jì)結(jié)果，包括平均值、最小值、最大值和所有采樣累計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

 

事實(shí)上，輸入電壓和電流波形并不是完全一樣的，因?yàn)閷?shí)際環(huán)境中的交流電源永遠(yuǎn)不會(huì)提供理想的正弦波，而開關(guān)電源是相對(duì)非線性負(fù)載，在輸入電流波形上將生成諧波。電源質(zhì)量特點(diǎn)決定著電源的“健康”狀況，決定著非線性負(fù)載導(dǎo)致的失真影響。DPOxPWR電源應(yīng)用軟件使用自動(dòng)測(cè)量功能可以輕松實(shí)現(xiàn)電源質(zhì)量測(cè)量，并提供一個(gè)全面的測(cè)量結(jié)果表，包括以下測(cè)量參數(shù)：VRMS和IRMS、電壓和電流峰值因數(shù)、真實(shí)功率、無功功率、視在功率和功率因數(shù)。

 

 

 

簡(jiǎn)單的LED電源開關(guān)損耗測(cè)量是測(cè)量流經(jīng)開關(guān)器件的電壓及流經(jīng)開關(guān)器件的電流。測(cè)試方法非常簡(jiǎn)單，利用兩個(gè)差分探頭分別測(cè)量開關(guān)器件兩端的電壓以及流過開關(guān)器件的電流。電源分析軟件DPOxPWR將計(jì)算開損耗、關(guān)斷損耗和傳導(dǎo)損耗。需要指出的是，為確保電壓波形和電流波形之間的定時(shí)準(zhǔn)確，必須確保已經(jīng)消除電流和電壓探頭的延遲偏移。

 

 

隨著世界各地采用電流諧波標(biāo)準(zhǔn)最大限度地提高現(xiàn)有總發(fā)電容量的效率，滿足電流諧波質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)IEC EN61000-3-2、EN61000-3-2 AM14至關(guān)重要。通過泰克電源測(cè)試套件的DPOxPWR電源分析軟件的預(yù)一致性測(cè)試功能，根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試電源設(shè)計(jì)，可以縮短開發(fā)和測(cè)試時(shí)間。DPOxPWR可以設(shè)置電流探頭和電壓探頭的單位和標(biāo)度系數(shù)，以相應(yīng)單位獲得結(jié)果讀數(shù)。而自動(dòng)偏移校正功能可以幫助您獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。

 

 

泰克公司針對(duì)電源測(cè)試配套的TCP0030電流探頭提供了最簡(jiǎn)單精確的測(cè)量方法，該探頭具有大動(dòng)態(tài)范圍（1mA－30A），DC－120MHz的帶寬輕松捕獲高頻電流諧波。泰克完整的LED電源測(cè)試套件可以幫助您實(shí)現(xiàn)以下諧波測(cè)試項(xiàng)目的自動(dòng)測(cè)試：THD-F、THD-R、波形的RMS電流測(cè)試。每次諧波測(cè)試以柱狀圖形式顯示以下參數(shù)：諧波階數(shù)、頻率、百分比、RMS值以及相位。