如何解决测试挑战以克服LED照明应用瓶颈？

　　从LED驱动电路和保护电路等实际应用电路的开发角度来说，克服LED上述三大难题离不开精准、可靠和低成本地实现各种电性能的测试测量，尤其是开关电源的电性能测试，而且更加侧重电流测试。

　　应对瓶颈问题的测试测量考量要点建议

　　那么对于LED照明应用开发来说，哪些关键的电性能是值得工程师们特别对待的呢?泰克公司陈文权表示，LED电流纹波首当其冲，并且关系到开关电源的成本和光通量平衡折衷。

　　他分析到，纹波电流通过提高功耗而影响LED性能，这可能导致结温升高，而且对LED的使用寿命有重大影响。根据经验，结温每降低10℃，半导体的使用寿命就会延长2倍。另外，作为工作电流函数的相对光输出(光通量)与二极管电流是密切相关的，因此可以通过改变正向电流进行调光。在电流较低时，若将二极管电流增大一倍，则光输出也会增加一倍;但是电流较高时，电流上升100%仅能使光输出量增加80%。LED是由会产生较大纹波电流的开关电源驱动的。实际上，开关电源的成本在某种程度上是由所允许的电流大小决定的，纹波电流越大，电源成本就越低，但光输出会因此受到影响。

　　陈文权进一步指出，开关电源设备的转换速率(di/dt、dv/dt)、开关损耗测量、安全工作区(SOA)都是测试测量的考量要点。这些指标考验着开关电源的效率。晶体管开关电路在转换过程中消耗的能量最大，常用的测量包括闭点损耗、开点损耗、功率损耗、动态开点电阻、安全工作区(瞬时功率)。

　　再者，对实现LED调光的开关电源调制分析也必不可少。实现LED调光主要有两种方法：一是降低LED的电流;二是快速地开关LED，并且通过电流波形的脉宽调制(PWM)进行调光更为准确。显然，后者已成为行业主流，在照明和显示器应用上，PWM需要高于100Hz的频率，以使肉眼感觉不到闪烁，10%的脉冲宽度在ms范围内，并要求电源的带宽大于10kHz，而且控制环路总是处于激活状态，并实现了极快的瞬态响应。

　　另外，陈文权指出，线路自动测量，包括电源质量、谐波分析也是LED照明应用不可或缺的测量指标，以便出厂时满足相应的标准规定。其中包括真实功率、无功功率、视在功率、功率因数、波峰因数、电流谐波测量和THD。

　　对症下药：找到最合适的测试测量方案和示波器

　　陈文权在演讲中与到会的工程师分享了测试上述一系列电性能指标时需要注意的事项以及相应示波器和配件的选择。

　　对于纹波测量，电流探头的选择很重要。LED单管的电流纹波指标在1m A级甚至几百个uA，若探头的动态范围达不到，则可通过增加绕组的方法来测量微小的电流。直接与泰克DPO4000/7000示波器相连的TCP0030 AC/DC电流探头提供了精确简单的电流纹波测量方案，并且支持更高电压。TACPA300+TCP312(放大器)则可与任意品牌的示波器相连，组成电源测试方案。

　　图2：泰克的工程师正在用MSO4000系列示波器和信号板演示电源毛刺的精准捕捉。

　　而对于有源开关器件损耗测量，诸如带有DPO4PWR电源分析应用模块软件的MSO/DPO4000示波器就非常方便，可自动计算开点损耗、闭点损耗和传导损耗。不过，陈文权提醒到，电压波形和电流波形之间的定时必须准确，可借助诸如TekVPI探头和偏移校正套件，消除电压探头与电流探头之间的偏移。另外，为处理开关信号频率成分示波器要提供足够的带宽和上升时间，而且要具备快速采样率，以捕捉跳变，另外就是需要提供深记录长度以实现长时间采集。