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LED測試電子負載的基本原理與分析

  • 發(fā)布日期:2018-02-25      瀏覽次數(shù):2979
    • 現(xiàn)在,還有大部分工程師用普通的電子負載測試LED電源,認為只要電子負載有CV負載就可以測試,這樣是有誤區(qū)的,需要用LED電子負載來測試LED電源.原因如下:1. 大部分的電子負載的線路設(shè)計都非常相似,都無法真正模擬LED V-I特性曲線中的非線性現(xiàn)象,也可能會因為內(nèi)部阻抗效應(yīng)而產(chǎn)生過壓或過流保護.無法真實模擬LED為負載的情況.用普通的電子負載測試LED驅(qū)動是不正確的.設(shè)定CR或CV mode, 只能測試穩(wěn)態(tài)操作點對於是否能正確開關(guān)機的動態(tài)過程,無法驗證,也無法模擬不同特性LED的狀況。2.一般E-load內(nèi)部阻抗效應(yīng), 可能導(dǎo)致LED driver 開機OCP或OVP.3.一般E-load反應(yīng)速度太慢, 無法進行LED driver的PWM調(diào)光測試(Dimming)4.一般的電子負載無法設(shè)定 電阻系數(shù): 因為每顆LED燈珠的電阻系數(shù)是不一樣的,所以用普通的電子負載是無法真正測試的.如果您還正在使用普通的電子負載測試LED驅(qū)動電源的話,你可以用普通的電子負載帶載測試一下PF值,再用LED燈帶一下,對比一下其兩者PF值是否一樣的.當(dāng)然,市面還有可以真正模擬LED燈的電子負載.深圳大偉興科技科技供應(yīng)的chroma電子負載*的LED模式,真實模擬LED帶載,被俗稱LED電源電子負載。

       

      Chroma LED電源測試直流電子負載

       其實在LED電子負載誕生之前,大家通常都是使用真實的LED或者傳統(tǒng)的電子負載來對LED驅(qū)動電源進行測試,但是這兩種方式都有其弊端,簡單總結(jié)如下:

       
      1、使用真實的LED
      1)LED驅(qū)動電源的產(chǎn)品規(guī)格書中通常都有輸出電壓范圍這個指標(biāo),為了驗證這個指標(biāo),測試的時候需要改變LED的數(shù)量,這樣測試起來是非常不方便的。
      2)LED光衰特性會隨時間改變,同一顆LED在不同時刻其負載特性就會有差異,測試無法得到一致的結(jié)果。
      3)不同廠商的LED,甚至同一廠商不同批次的LED,其負載特性可能都有差異,測試的時候需要用到各式各樣的LED來驗證驅(qū)動電源在不同特性的負載下都能正常工作,這樣實際操作起來也是非常困難的。
      4)LED 燈條中如果有一顆LED損壞,在測試過程中往往也很難被馬上察覺,這樣就會造成錯誤的測試結(jié)果。
      5)LED發(fā)出的光是非常刺眼的,對測試人員來說這樣的測試環(huán)境也是非常惡劣的。
       
      2、使用傳統(tǒng)的電子負載
      1)傳統(tǒng)的電子負載不能模擬真實LED的非線性負載特性。
      2)LED通常是使用恒流源來驅(qū)動。如果使用傳統(tǒng)的電子負載,我們使用的會是CR模式或者CV模式,而這兩種測試模式,都只能測試穩(wěn)態(tài)操作點的工作特性,卻無法驗證驅(qū)動電源能否正確開關(guān)機的動態(tài)過程。
      3)傳統(tǒng)電子負載的內(nèi)部阻抗效應(yīng), 可能導(dǎo)致LED驅(qū)動電源開機出現(xiàn)OCP或OVP,從而無法正常開機。
      4)傳統(tǒng)的電子負載響應(yīng)速度太慢,無法滿足LED驅(qū)動電源的PWM調(diào)光測試;
       
             為了得到準(zhǔn)確、一致的測試結(jié)果,在LED驅(qū)動電源的測試過程中,LED電子負載的使用就變得非常重要。Chroma公司在業(yè)界創(chuàng)造性地推出了LED電子負載,這款負載能夠真實地模擬出LED的非線性負載特性,可以避免上面描述中可能出現(xiàn)的各種問題。
       
             下面我們來看一下它的基本原理。
          
             參數(shù)定義: 
             Vo: LED操作點電壓
             Io: LED操作點電流
             VF: LED正向?qū)妷?br data-filtered="filtered" />       Rd: LED操作點電阻
       
             根據(jù)上述定義的四個參數(shù)以及LED的I-V特性曲線模型可以得到等式:
              (1)
             理論上我們只要在LED電子負載的控制界面中設(shè)定Vo,Io,VF,Rd這四個參數(shù)就可以真實模擬LED的非線性特性了,但是實際操作起來是非常困難的。因為每變更一次負載條件都需要重新設(shè)定這四個參數(shù),尤其是VF和Rd,會隨著LED串并聯(lián)數(shù)量的改變而改變,每次都需要經(jīng)過計算才能得到,這樣就對測試人員有了更高的技術(shù)要求而且參數(shù)設(shè)置起來也非常繁瑣。我們希望找到LED某些固有的特性能夠幫助簡化參數(shù),從而讓我們的設(shè)定變得簡單,請接著看下邊的推導(dǎo)。
             假設(shè),代入(1)
             
             
             令, 則
             (2)
             由等式(2),我們可以得出一個結(jié)論:LED負載的操作點電阻Rd和Vo/Io成正比,兩者之比為系數(shù)Coeff.,針對同一款LED,Coeff.是一個特定的常數(shù),它不會隨著LED串并聯(lián)數(shù)量的不同而改變。
             通過對等式(1)進行上述的變換和的簡化后,我們發(fā)現(xiàn)其實只需要設(shè)定Vo,Io和Coeff.三個參數(shù)LED電子負載即可模擬出LED的非線性負載特性,這樣就避免了因為需要設(shè)定VF和Rd所帶來的實際操作上的困難。對特定的LED來說,Coeff.是一個常數(shù),如何得到Coeff.就變成了zui重要的問題。下邊列舉幾種常用的方法:
       
      1)通過LED產(chǎn)品規(guī)格書中的I-V 曲線圖來推算Coeff.;

      Vo=36.5V, Io=350mA
       

             將等式(2)代入等式(1),可以得到:
              (3)
      2)使用示波器捕獲LED驅(qū)動電源真實的開機波形,測量可以得到Vo和VF(VF就是電流導(dǎo)通點的電壓值),代入(3),算出Coeff.。

       
         
                        
      3)驅(qū)動電源穩(wěn)定輸出時,電流紋波是由電壓紋波對LED的等效阻抗Rd作用而產(chǎn)生的。     

             使用示波器捕獲LED驅(qū)動電源穩(wěn)定輸出時的電壓和電流波形,測量出電壓紋波和電流紋波值,代入上式,算出Coeff.。

      Vo=50V,Io=150mA, Vripple=2.02V(Peak-Peak), Iripple=50mA(Peak-Peak)

       
      4)如果LED驅(qū)動電源所驅(qū)動的負載是已知的或者能夠確定的場合,我們可以采用上述三種方法來得到Coeff.。但是絕大部分的情況下,驅(qū)動電源研發(fā)工程師都不知道LED負載的具體特性,所以在測試時,我們通常建議Coeff.設(shè)置在0.1~0.2之間。
       
             在此,我們推薦兩款高性價比的LED電子負載63110A和63113A,它們在功能上*相同,差別在于輸入電壓、電流和功率的不同。63110A有兩個輸入通道,單個通道zui大功率100W,電壓范圍0~500V,電流有0~0.6A和0~2A兩個檔位。63113A則是單通道的電子負載,zui大功率300W,電壓范圍0~300V,電流有0~和0~20A兩個檔位。如果單臺功率不夠,可以通過多臺負載并聯(lián)來增大功率,當(dāng)然這兩款負載都需要搭配電子負載機框6312A或者6314A才能使用。

      現(xiàn)在,還有大部分工程師用普通的電子負載測試LED電源,認為只要電子負載有CV負載就可以測試,這樣是有誤區(qū)的,需要用LED電子負載來測試LED電源.原因如下:1. 大部分的電子負載的線路設(shè)計都非常相似,都無法真正模擬LED V-I特性曲線中的非線性現(xiàn)象,也可能會因為內(nèi)部阻抗效應(yīng)而產(chǎn)生過壓或過流保護.無法真實模擬LED為負載的情況.用普通的電子負載測試LED驅(qū)動是不正確的.設(shè)定CR或CV mode, 只能測試穩(wěn)態(tài)操作點對於是否能正確開關(guān)機的動態(tài)過程,無法驗證,也無法模擬不同特性LED的狀況。2.一般E-load內(nèi)部阻抗效應(yīng), 可能導(dǎo)致LED driver 開機OCP或OVP.3.一般E-load反應(yīng)速度太慢, 無法進行LED driver的PWM調(diào)光測試(Dimming)4.一般的電子負載無法設(shè)定 電阻系數(shù): 因為每顆LED燈珠的電阻系數(shù)是不一樣的,所以用普通的電子負載是無法真正測試的.如果您還正在使用普通的電子負載測試LED驅(qū)動電源的話,你可以用普通的電子負載帶載測試一下PF值,再用LED燈帶一下,對比一下其兩者PF值是否一樣的.當(dāng)然,市面還有可以真正模擬LED燈的電子負載.深圳大偉興科技科技供應(yīng)的chroma電子負載*的LED模式,真實模擬LED帶載,被俗稱LED電源電子負載。

       

      Chroma LED電源測試直流電子負載

       其實在LED電子負載誕生之前,大家通常都是使用真實的LED或者傳統(tǒng)的電子負載來對LED驅(qū)動電源進行測試,但是這兩種方式都有其弊端,簡單總結(jié)如下:

       
      1、使用真實的LED
      1)LED驅(qū)動電源的產(chǎn)品規(guī)格書中通常都有輸出電壓范圍這個指標(biāo),為了驗證這個指標(biāo),測試的時候需要改變LED的數(shù)量,這樣測試起來是非常不方便的。
      2)LED光衰特性會隨時間改變,同一顆LED在不同時刻其負載特性就會有差異,測試無法得到一致的結(jié)果。
      3)不同廠商的LED,甚至同一廠商不同批次的LED,其負載特性可能都有差異,測試的時候需要用到各式各樣的LED來驗證驅(qū)動電源在不同特性的負載下都能正常工作,這樣實際操作起來也是非常困難的。
      4)LED 燈條中如果有一顆LED損壞,在測試過程中往往也很難被馬上察覺,這樣就會造成錯誤的測試結(jié)果。
      5)LED發(fā)出的光是非常刺眼的,對測試人員來說這樣的測試環(huán)境也是非常惡劣的。
       
      2、使用傳統(tǒng)的電子負載
      1)傳統(tǒng)的電子負載不能模擬真實LED的非線性負載特性。
      2)LED通常是使用恒流源來驅(qū)動。如果使用傳統(tǒng)的電子負載,我們使用的會是CR模式或者CV模式,而這兩種測試模式,都只能測試穩(wěn)態(tài)操作點的工作特性,卻無法驗證驅(qū)動電源能否正確開關(guān)機的動態(tài)過程。
      3)傳統(tǒng)電子負載的內(nèi)部阻抗效應(yīng), 可能導(dǎo)致LED驅(qū)動電源開機出現(xiàn)OCP或OVP,從而無法正常開機。
      4)傳統(tǒng)的電子負載響應(yīng)速度太慢,無法滿足LED驅(qū)動電源的PWM調(diào)光測試;
       
             為了得到準(zhǔn)確、一致的測試結(jié)果,在LED驅(qū)動電源的測試過程中,LED電子負載的使用就變得非常重要。Chroma公司在業(yè)界創(chuàng)造性地推出了LED電子負載,這款負載能夠真實地模擬出LED的非線性負載特性,可以避免上面描述中可能出現(xiàn)的各種問題。
       
             下面我們來看一下它的基本原理。
          
             參數(shù)定義: 
             Vo: LED操作點電壓
             Io: LED操作點電流
             VF: LED正向?qū)妷?br data-filtered="filtered" />       Rd: LED操作點電阻
       
             根據(jù)上述定義的四個參數(shù)以及LED的I-V特性曲線模型可以得到等式:
              (1)
             理論上我們只要在LED電子負載的控制界面中設(shè)定Vo,Io,VF,Rd這四個參數(shù)就可以真實模擬LED的非線性特性了,但是實際操作起來是非常困難的。因為每變更一次負載條件都需要重新設(shè)定這四個參數(shù),尤其是VF和Rd,會隨著LED串并聯(lián)數(shù)量的改變而改變,每次都需要經(jīng)過計算才能得到,這樣就對測試人員有了更高的技術(shù)要求而且參數(shù)設(shè)置起來也非常繁瑣。我們希望找到LED某些固有的特性能夠幫助簡化參數(shù),從而讓我們的設(shè)定變得簡單,請接著看下邊的推導(dǎo)。
             假設(shè),代入(1)
             
             
             令, 則
             (2)
             由等式(2),我們可以得出一個結(jié)論:LED負載的操作點電阻Rd和Vo/Io成正比,兩者之比為系數(shù)Coeff.,針對同一款LED,Coeff.是一個特定的常數(shù),它不會隨著LED串并聯(lián)數(shù)量的不同而改變。
             通過對等式(1)進行上述的變換和的簡化后,我們發(fā)現(xiàn)其實只需要設(shè)定Vo,Io和Coeff.三個參數(shù)LED電子負載即可模擬出LED的非線性負載特性,這樣就避免了因為需要設(shè)定VF和Rd所帶來的實際操作上的困難。對特定的LED來說,Coeff.是一個常數(shù),如何得到Coeff.就變成了zui重要的問題。下邊列舉幾種常用的方法:
       
      1)通過LED產(chǎn)品規(guī)格書中的I-V 曲線圖來推算Coeff.;

      Vo=36.5V, Io=350mA
       

             將等式(2)代入等式(1),可以得到:
              (3)
      2)使用示波器捕獲LED驅(qū)動電源真實的開機波形,測量可以得到Vo和VF(VF就是電流導(dǎo)通點的電壓值),代入(3),算出Coeff.。

       
         
                        
      3)驅(qū)動電源穩(wěn)定輸出時,電流紋波是由電壓紋波對LED的等效阻抗Rd作用而產(chǎn)生的。     

             使用示波器捕獲LED驅(qū)動電源穩(wěn)定輸出時的電壓和電流波形,測量出電壓紋波和電流紋波值,代入上式,算出Coeff.。

      Vo=50V,Io=150mA, Vripple=2.02V(Peak-Peak), Iripple=50mA(Peak-Peak)

       
      4)如果LED驅(qū)動電源所驅(qū)動的負載是已知的或者能夠確定的場合,我們可以采用上述三種方法來得到Coeff.。但是絕大部分的情況下,驅(qū)動電源研發(fā)工程師都不知道LED負載的具體特性,所以在測試時,我們通常建議Coeff.設(shè)置在0.1~0.2之間。
       
             在此,我們推薦兩款高性價比的LED電子負載63110A和63113A,它們在功能上*相同,差別在于輸入電壓、電流和功率的不同。63110A有兩個輸入通道,單個通道zui大功率100W,電壓范圍0~500V,電流有0~0.6A和0~2A兩個檔位。63113A則是單通道的電子負載,zui大功率300W,電壓范圍0~300V,電流有0~和0~20A兩個檔位。如果單臺功率不夠,可以通過多臺負載并聯(lián)來增大功率,當(dāng)然這兩款負載都需要搭配電子負載機框6312A或者6314A才能使用。

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