干货分享 | 如何使用示波器、AFG和万用表测试LED 驱动器的调光线性度？

作者：泰克科技
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随着LED灯珠技术的发展，相较于传统的模拟调光技术，数字调光技术在近几年得到了长足的发展。现如今在灯具市场里有成千上万种调光产品可供选择，在调光驱动选择上我们需要考虑到这些要素。调光平滑度，调光深度，在调光过程中是否有可感知的频闪和纹波。

为了达到调光输出的超细平滑度，首先得了解每个调光等级之间的差别。在每个调光等级间，如果差别越小，则调光越平滑。这样就能在整个调光过程中实现无极调光。如下图所示。



本文案例是一个客户需要快速测量PWM调光时的输出电流线性度和平滑度，进而再进积分球测试亮度线性度。被测器件是一款集成度极高，具备恒压或恒流输出的双模式BUCK和无极性接入的载波二总线芯片。同时客户又担心这种具备总线功能的调光芯片，在总线通讯时会不会对LED调光产生影响。而Buck部分高达1Mhz的开关频率，同时又为电流测量带来了不小的挑战。本文选择使用了TCP0030A探头，此探头可以达到120Mhz带宽，对于高速电流信号的测量非常合适。
我们下面就带着这些问题，一起进入测试和验证。

测试目的：
1，使用AFG31252产生的信号进行PWM调光，使用DMM6500扫描输出电流线性度。
2，使用电流探头测量电感电流，查看在调光时候是否电感饱和，以选择适合的电感。
3，观测在总线通讯时，对调光是否产生影响，是否造成LED闪烁。

测试环境已经搭建完毕：



测试思路





我们先对问题1进行测试：

使用AFG生成PWM调整占空比，此处没有把万用表串入回路，而是用DM6500测量检流电阻电压，计算出灯串电流平均值。由此可以获得如下图表：



就此看来，全占空比调光范围内，线性度还是极好的。在每个AFG驱动的PWM周期，SW都可以快速的响应，电流达到预设值无过充。



我们进而验证在总线通讯时候，LED电流是否会受到影响。得益于TCP0030A具有120Mhz的速度，我们可以观察到可能存在的，非常细小的电流噪音。这对于查找一些莫名其妙的LED闪烁，微亮等异常现象，提供了非常清晰的测量支持。

其实从上图中就能看到，在调光PWM信号的关周期时，总线上的载波波形，并没有在LED电流上产生任何尖峰。我们再看一下在EN开周期时的情况。



可见，在总线通讯波形快速变化时，灯串电流依然没有任何的毛刺或者上下过冲。

我们再把电流探头换到电感上，对电感电流进行一下观测。



可见电流在开周期时候最高达到约900mA，得益于TBS2000高达20M的存储深度，ZOOM后波形依然非常清晰，可见目前所选电感未出现电流翘尾的饱和现象。当然，想要更仔细的评估电感的可用度，还需要对各种不同开关模式下的电感电流做更多的测试，可见上一篇文章。这个电流的上升时候仅有640ns！这是一款开关速度1Mhz的恒流LED驱动芯片，低速电流探头是无法测量的，对于这种信号的测量，这款TCP0030A高达120Mhz速度的电流探头，几乎是唯一选择。

客户随后使用串口在二总线上传输MODBUS协议，使用MCU按照AFG给定的频率控制灯串亮度，很快便设计完毕了一款照明灯的方案设计。




       主要设备名称  推荐型号  主要技术指标  系统应用
  示波器  TBS2104  四通道100Mhz  1、LED调光测试
  探头  TCP0030A  120Mhz 30A电流探头  2、高速电流测试
  函数发生器  AFG31252  双通道250Mhz函数发生器  3、动态响应测试
  万用表  DMM6500  1 M 采样/秒16 位