LED測試電子負載的基本原理與分析

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,也可能會因為內部阻抗效應而產生過壓或過流保護.無法真實模擬LED為負載的情況.用普通的電子負載測試LED驅動是不正確的.設定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內部阻抗效應, 可能導致LED driver 開機OCP或OVP.3.一般E-load反應速度太慢, 無法進行LED driver的PWM調光測試(Dimming)4.一般的電子負載無法設定 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。

 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驅動電源進行測試，但是這兩種方式都有其弊端，簡單總結如下：

 
1、使用真實的LED
1）LED驅動電源的產品規(guī)格書中通常都有輸出電壓范圍這個指標，為了驗證這個指標，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，卻無法驗證驅動電源能否正確開關機的動態(tài)過程。
3）傳統(tǒng)電子負載的內部阻抗效應, 可能導致LED驅動電源開機出現(xiàn)OCP或OVP，從而無法正常開機。
4）傳統(tǒng)的電子負載響應速度太慢，無法滿足LED驅動電源的PWM調光測試；
 
       為了得到準確、一致的測試結果，在LED驅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正向導通電壓
       Rd： LED操作點電阻
 
       根據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，每次都需要經過計算才能得到，這樣就對測試人員有了更高的技術要求而且參數(shù)設置起來也非常繁瑣。我們希望找到LED某些固有的特性能夠幫助簡化參數(shù)，從而讓我們的設定變得簡單，請接著看下邊的推導。
       假設，代入（1）
       
       
       令, 則
       （2）
       由等式（2），我們可以得出一個結論：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就是電流導通點的電壓值），代入（3），算出Coeff.。

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

       使用示波器捕獲LED驅動電源穩(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驅動電源所驅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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