Корзина пуста
Статьи
Электронные нагрузки АКИП с режимом LED
![]() | Д.A. Серков, АО «ПриСТ» В настоящее время большое внимание уделяется вопросам технической аттестации обширного парка самых разнообразных источников питания, как уже включённых в Госреестр средств измерений, так и вновь разрабатываемых моделей. В геометрической прогрессии увеличивается предложение по номенклатуре изделий на рынке полупроводниковых компонентов, в том числе для целей светодиодной индикации и освещения, что требует верификации их технических параметров и выходного контроля готовой продукции. Именно для этих задач предназначены электронные нагрузки. В статье рассмотрена новая серия модульных электронных нагрузок АКИП-1334, АКИП-1335, АКИП-1336 (АКИП™), их особенности, функции и специализированные режимы, а также возможности применения для тестирования LED драйверов, источников тока и напряжения. |
За последние несколько лет светотехническая арматура на базе светодиодов стала самым популярным способом решения вопроса энергосбережения при организации локального освещения. Помимо этого светодиоды широко применяются в аудио и видеоаппаратуре, в промышленности и электронном дизайне, в автомобилестроении, в бытовой технике и медицине.
Светодиоды обладают целым рядом конкурентных преимуществ: малое энергопотребление, большой срок службы, прочность, широкая цветовая палитра для различных приложений освещения, безопасность, быстродействие и миниатюрные габариты. Но в отличии от обычных ламп накаливания, которые постепенно выводятся из производства, для корректной работы светодиода нужно выполнить определенные условия.
По своей сути светодиодный элемент это полупроводниковый компонент с двумя выводами анодом и катодом и однонаправленным протеканием тока (от анода к катоду). Для того что бы включить светодиод к нему нужно приложить напряжение правильной полярности и тем самым обеспечить протекание электрического тока в требуемом направлении. На рисунке 1 приведена схема замещения светодиода и его экспоненциальная вольтамперная характеристика (ВАХ). Исходя из зависимости V-I видно, что каждому значению напряжения будет соответствовать определенная величина тока, которая протекает через светодиод. От этого зависит яркость свечения светодиода, так как чем выше будет напряжение, тем выше будет значение тока.
![]() |
Рис. 1. |
Прямое подключение светодиода к источнику питания недопустимо, так как это может привести к его сгоранию. У каждого типа светодиодов нормируется такой параметр, как номинальный ток (Iо). При «прямом» подключении к источнику питания, через светодиод может протекать ток в несколько раз выше номинального. Для того что бы избежать сгорания светодиода и обеспечить длительный срок эксплуатации необходимо использовать стабилизированные по току источники питания, называемые LED драйверами.
Неотъемлемой частью сертифицированного производства любого современного электронного устройства или их элементов является его обязательное тестирование и обеспечение полного выходного контроля готовых изделий. Тестирование LED драйвера является длительной и дорогостоящей процедурой, так для полноценного тестирования необходимо множество светодиодов с различными характеристиками в одиночном исполнении или соединенных последовательно или параллельно. Именно такие сочетания и конфигурации в дальнейшем могут быть использованы при монтаже устройств светотехники или во время эксплуатации готовых систем освещения. Все эти тесты может обеспечить один из модулей специализированной электронной нагрузкиАКИП-1334, АКИП-1335, АКИП-1336, имеющий т.н. режим LED.
Электронные нагрузки – это особый тип оборудования, предназначенный для имитации нагрузки как первичных, так и вторичных источников электропитания. Электронная нагрузка способна не только выступать в роли нагрузочного элемента, как эту роль ранее выполняли и до сих пор выполняют реостаты, но и в роли средства измерения, способного обеспечить измерения основных параметров источников питания. Электронные нагрузки могут эмулировать режимы постоянного тока (Constant Current/CC), постоянного сопротивления (Constant Resistance/CR), постоянного напряжения (Constant Voltage/CV), динамической нагрузки и короткого замыкания.
"Классические" режимы работы электронной нагрузки |
|
Режим постоянного тока - через электронную нагрузку будет протекать ток в соответствии с заданным значением тока на электронной нагрузке, и это значение тока будет поддерживаться постоянным при изменении значения входного напряжения ИП. | |
Режим постоянного напряжения - через электронную нагрузку будет протекать ток в соответствии с заданным значением тока на источнике питания, который находится в режиме стабилизации тока, и это значение напряжения будет поддерживаться постоянным при изменении значения входного тока источника питания. | |
Режим постоянного сопротивления - на электронной нагрузке устанавливается значение сопротивления, это означает, что через нагрузку будет протекать ток, линейно пропорциональный входному напряжению в соответствии с заданным сопротивлением. | |
Режим постоянной мощности - на электронной нагрузке устанавливается значение потребляемой мощности, это означает, что на электронной нагрузке будет рассеиваться заданное значение мощности (P=I*U=const), при этом изменение напряжения (тока) на выходе источника приведет к изменению силы тока (напряжения), протекающего через нагрузку, таким образом, что мощность, рассеиваемая на нагрузке остается постоянной. | |
Динамическая нагрузка. В последнее время широкое применении получили нагрузки, имеющие род работы, когда сброс и наброс нагрузки происходит практически мгновенно от холостого хода до максимального значения. Например, работа компьютерного жёсткого диска, при работе которого через него протекает различный ток. При этом частота изменения нагрузки находится в пределах от единиц герц до единиц килогерц. Такой режим работы ИП называется динамическим. Динамический режим применяется для тестирования переходных процессов в источниках питания. |
Режимом LED, наряду со стандартным набором режимов, обладают три новые модели электронных нагрузокАКИП-1334, АКИП-1335, АКИП-1336. Основные отличия моделей представлены в таблице:
Параметры | АКИП-1334 | АКИП-1335 | АКИП-1336 | |||
Напряжение на нагрузке | 0…300 В | 0…100 В | 0…500 В | |||
Ток в нагрузке | 0…0,6 А | 0…2 А | 0…6 А | 0…20 А | 0…0,6 А | 0…2 А |
Потребляемая мощность | 150 Вт | 300 Вт | 300 Вт | |||
Мин. Uвх | 6 В (при 2 А) | 0,7 В (при 20 А) | 6 В (при 2 А) |
Рассмотрим подробнее её параметры и технические возможности. При тестировании LED драйвера электронная нагрузка имитирует светодиод с определенными параметрами. В число задаваемых параметров входят: No – количество светодиодов, Vd – пороговое напряжение; Vo - напряжение источника питания; Io - номинальный рабочий ток светодиода; Rd – рабочее сопротивление, Rr - сопротивление токограничевающего резистора. Электронная нагрузка имитирует работу светодиода по принципу экспоненциальной зависимости тока от напряжения (рисунок). Из зависимости видно, что в режиме LED только при достижении значения больше заданного параметра Vd, через нагрузку будет протекать ток.
![]() |
Рис. 2. Кривая зависимости V-I |
Если точно известны спецификации имитируемого светодиода, то необходимо использовать их для настройки параметров режима LED. Значение порогового напряжения (Vd) различно для разных моделей светодиодов и зависит от материала из которого он изготовлен, например: GaAs (Арсенид галлия) – 1 В; красный GaAsP (Арсенид-фосфид галлия) – 1,2 В; GaP (Фосфид галлия) – 1,8 и т.д. При отсутствии конкретных спецификации для настройки нагрузки можно воспользоваться параметрами тестируемого LED драйвера: Vo – выходное напряжение LED драйвера; Vd – 70 ~ 90% от установленного значений Vo (по умолчанию – 80%); Io – максимальный выходной уровень тока LED драйвера, Rd=(Vo-Vd)/Io.
Для корректной работы светодиода необходимо чтобы напряжение источника от которого питается светодиод, было выше уровня порогового напряжения светодиода. В случаях когда это условие не выполняется (т.е. при Vo<Vd), необходимо ввести дополнительный параметр Rr (сопротивление токограничевающего резистора). На рисунке 4 представлена кривая зависимости V-I при данном типе подключения.
![]() |
Рис. 3. ВАХ |
При использовании данной схемы подключения, рабочее сопротивление рассчитывается по следующей формуле:
Помимо режима тестирования источников питания светодиодов, электронная нагрузка позволяет произвести контроль светодиодов на мерцание и проверку регулирования яркости свечения. Для этого в нагрузках АКИП-1334, АКИП-1335, АКИП-1336 предусмотрен режим DIM (режим имитации диммера). Диммер является электронным регулирующим устройством, благодаря которому можно варьировать режим работы источника света для изменения яркости освещения. Электронная нагрузка позволяет имитировать аналоговый диммер с регулируемым напряжением от 0 до 10 В, частотой управляющего ШИМ-сигнала от 0 до 1 кГц и скважностью от 1 до 99%.
![]() |
Рис. 4. Разъем для коммутации цепей в режимах LED, Short и для подключения дополнительных приборов при измерении формы и значения тока |
Для тестирования светодиода, необходимо подключить его специализированному выходу на передней панели (рис. 4) для удобства подключения рекомендуется использовать кабель из комплекта поставки. Затем необходимо установить уровень выходного напряжения и частоту сигнала. Регулируя скважность можно изменять яркость свечения светодиода, а при уменьшении частоты выходного ШИМ-сигнала светодиод начинает мигать. Визуально мерцание светодиода различимо при частоте ниже 40 Гц. Если к контактам разъема показанного на рисунке 4 светодиода подключить цифровой осциллограф, то можно визуально проконтролировать форму сигнала, а так же количественно оценить параметры и спецификации используя меню измерений. На рисунке 5 показаны снимки экрана осциллографа подключенного к электронной нагрузке в режиме DIM с различной скважностью выходного сигнала.
![]() | ||
F – 200 Гц; Vp – 1,5 В; Скважность 10 % | F – 200 Гц; Vp – 1,5 В; Скважность 75 % | |
Рис. 5. Экрана осциллографа подключенного к электронной нагрузке в режиме DIM (щелчок по изображению - увеличение) |
Специализированный разъем, показанный на рисунке 4, так же используется в режиме короткого замыкания и для подключения осциллографа. Подключение осциллографа или вольтметра к электронной нагрузке позволяет наблюдать форму тока, наличие пульсаций и шумов тока, а также производить измерения их значений. Все эти функции расширяют эксплуатационные возможности электронных нагрузок АКИП по сравнению с другими типами и сериями.
Так как источники питания имеют очень малое внутреннее сопротивление, схемы их защиты должны включаться при достижении предела по выходному току, например в условиях короткого замыкания, что защищает источник питания от повреждения. Режим короткого замыкания позволяет с помощью нагрузки АКИП эмулировать короткое замыкание одним нажатием кнопки, при этом отпадает всякая необходимость использовать внешние короткозамыкатели при тестировании источников питания. В данном режиме значения токов и напряжений короткого замыкания будут отображаться на встроенных индикаторах нагрузки.
Электронные нагрузки АКИП-1334, АКИП-1335, АКИП-1336 имеют модульное исполнение и для их работы необходимо управляющее шасси (системный блок). На выбор доступны 3 типа шасси на различное число модулей: шасси 3300F позволяет установить одновременно до 4-х модулей электронной нагрузки; шасси 3302F позволяет установить 1 (один) модуль электронной нагрузки; а 3305F позволяет установить 2 модуля. В одном шасси возможна комбинация различных модулей нагрузок. На рисунке 6 приведено изображение шасси 3305F для установки двух модулей электронной нагрузки.”
![]() |
Рис. 6. Шасси 3305F для установки двух модулей |
Электронная нагрузка обеспечивает связь с внешним компьютером по стыку RS-232, GPIB, LAN или USB (опции). В режиме дистанционного управления (ДУ) и программирования электронная нагрузка обеспечивает управление всеми режимами работы и настройками. Программирование обеспечивается при помощи набора команд (язык SCPI). Каждый тип шасси (3302F, 3305F, 3300F) имеет только один слот для установки опциональных модулей ДУ (GPIB, RS-232, USB или LAN). На рисунке 7 изображена задняя панель шасси 3305F с установленным модулем интерфейса LAN.
![]() |
Рис. 7. Шасси 3305F (задняя панель) |
Электронные нагрузки АКИП-1334, АКИП-1335, АКИП-1336 это современные приборы, которые позволяют производить тестирование классических источников питания (в статистическом и динамическом режимах), специализированных источников питания светодиодов (LED драйверов), а также светодиодных ламп под управлением диммера. Встроенные в электронные нагрузки высокоточные измерительные индикаторы позволяют минимизировать число других средств измерения, используемых при разработке, тестировании, отладке и проверке продукции.
В настоящее время в соответствии с заявкой проводятся испытания для целей утверждения типа и внесения электронных нагрузокАКИП-1334, АКИП-1335, АКИП-1336 в Госреестр СИ РФ.
Автор: Серков Д.А.
Дата публикации: 05.09.2012
У нас представлены товары лучших производителей
ПРИСТ предлагает оптимальные решения измерительных задач.
У нас вы можете купить осциллограф, источник питания, генератор сигналов, анализатор спектра, калибратор, мультиметр, токовые клещи, поверить средства измерения или откалибровать их. Также мы поставляем паяльно-ремонтное оборудование, антистатический инструмент, промышленную мебель. Мы имеем прямые контракты с крупнейшими мировыми производителями измерительного оборудования, благодаря этому можем подобрать то оборудование, которое решит Ваши задачи. Имея большой опыт, мы можем рекомендовать продукцию следующих торговых марок:
Внимание! Отсутствие ошибок и опечаток не гарантируется. В технические характеристики средств измерений неутвержденного типа производителем могут быть внесены изменения без предварительного уведомления. Соответствие важных параметров требует уточнения. Полные технические характеристики предоставляются по отдельному запросу. Нашли ошибку? Выделите мышкой и нажмите Ctrl+Enter.