一種led電源性能分析裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種LED電源性能分析裝置，包括無線模塊、串口模塊、MCU模塊、繼電器驅(qū)動模塊、繼電器模塊陣列、SPI隔離模塊、電能計量模塊陣列、電能計量模塊、測試電源插座、電源模塊、電源插座和插座陣列；本LED電源性能分析裝置可根據(jù)上位機的測試項目要求，自動設(shè)置待測電源的輸入電壓，溫箱溫度，濕度，以及做通斷電實驗，在線紀錄各項輸入?yún)?shù)包括功率，電壓，電流，諧波，功率因數(shù)；可選項，還可在待測電源組，負載之間插入本LED電源性能分析裝置，則可同時測電源輸出電壓，電流，紋波，峰值等。每一臺該裝置可同時并行測多個LED電源，互相隔離，互不干擾。
【專利說明】一種LED電源性能分析裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種LED電源性能分析裝置及方法，屬于LED照明領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]LED具有發(fā)光效率高、使用壽命長、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于照明領(lǐng)域。然而，LED驅(qū)動電路在可靠性及穩(wěn)定性等方面的不足一直阻礙著LED照明系統(tǒng)成本的降低，并制約著LED照明系統(tǒng)的使用壽命及普及范圍。
[0003]目前從大量失效LED燈具的失效因素分析得知，一半以上是由于電源失效而導(dǎo)致的。如何在設(shè)計階段就能分析出該電源的性能，是大家普遍關(guān)心的問題。
[0004]通常電源被設(shè)計出來后，要做大量的性能測試，如高低溫實驗，高溫高濕實驗，開關(guān)次數(shù)實驗，以及長時間高溫老化實驗等，還需驗證工作范圍，如輸入工作電壓，工作溫度，濕度。要做這些測試，需要投入大量的人力，物力，以及時間。
[0005]典型的電參數(shù)測試方法如圖1所示。該方法利用功率分析儀測試輸入?yún)?shù)，用電子負載測試輸出參數(shù)。由于功率分析儀只能計量一個電源，所以要多個電源同時測試，需多臺功率分析儀。而典型的功率分析儀日本橫河wt3000功率分析儀
售價在29萬RMB左右，Chroma電子負載一個通道也要5000RMB左右。整個成本比較聞。
[0006]最重要的是，各種電壓，溫度，濕度的設(shè)定需要人工去設(shè)，人工紀錄。還有測試紀錄往往是需要在某個時間節(jié)點去采集的，人工的不確定性(過早采集貨過晚采集)，可能造成數(shù)據(jù)的失實。
[0007]另外傳統(tǒng)的測試多是基于國標或沿用其他電源產(chǎn)品測試方法。LED電源作為一個新鮮事物，它的裕度研究剛起步。如何使用廉價的材料設(shè)計產(chǎn)品，又能剛達到相關(guān)標準，是眾多老板們追求的目標，也是企業(yè)的核心競爭力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有電參數(shù)測試方法成本高，投入人力多，耗時長，數(shù)據(jù)失實的問題，提供一種全新的LED性能分析裝置及方法。該裝置的測試系統(tǒng)可在線檢測所有電參數(shù)，及全自動實施多種可靠性試驗，特別是一臺裝置同時并行檢測10個待測電源，多個裝置可疊加使用，上位機系統(tǒng)可同時管理數(shù)百臺該裝置。從而實現(xiàn)大量待測電源，同時測試，互相隔離，互不干擾。該裝置除可測試傳統(tǒng)項目外，還可進行LED電源裕度測試。
[0009]為達到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是:
現(xiàn)有測試方法存在如下幾個問題:
1.自動化程度低。需人工設(shè)置參數(shù)，紀錄參數(shù)。依據(jù)測試計劃表來逐項測試，項目繁多。
[0010]2.成本高。功率分析儀和電子負載價格不菲。
[0011]3.耗時長。目前測試方法，很難實現(xiàn)大量，各種規(guī)格LED電源同時測試。[0012]尋求一種全自動測試系統(tǒng)，能測得多，時間快，精度好，價格省，是等待解決的問題。
[0013]本發(fā)明的構(gòu)思是:
設(shè)計一種全新的LED電源性能分析裝置及方法。
[0014]1.該裝置可與上位機無線互聯(lián)，在線測試，紀錄參數(shù)。
[0015]2.該裝置可與需要的設(shè)備通訊，控制它們。
[0016]3.該裝置全隔離設(shè)計，可同時測試多個目標。
[0017]4.該裝置完善的保護機制，被測LED電源過壓，過流，該通道自動斷電。
[0018]5.該裝置還能進行裕度分析。提高產(chǎn)品性價比。
[0019]為實現(xiàn)上述構(gòu)思，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種LED電源性能分析裝置，裝置包括無線模塊，串口模塊，MCU模塊，繼電器驅(qū)動模±夾，繼電器模塊陣列，SPI隔離模塊，電能計量模塊陣列，電能計量模塊，測試電源插座，電源模塊，電源插座，插座陣列。性能分析方法中還需用到數(shù)字可控電源，數(shù)字可控溫箱，待測電源組，負載和上位機系統(tǒng)。其特征在于:
無線模塊、串口模塊、繼電器驅(qū)動模塊、繼電器模塊陣列、SPI隔離模塊都和MCU模塊連接。串口模塊和一個數(shù)字可控電源及一個數(shù)字可控溫箱連接。繼電器驅(qū)動模塊和繼電器模塊陣列連接。
[0020]數(shù)字可控電源和測試電源插座連接；測試電源插座和繼電器模塊陣列連接；SPI隔離模塊和電能計量模塊陣列及電能計量模塊連接；電能計量模塊陣列及電能計量模塊和電源插座連接；電能計量模塊陣列和插座陣列連接；插座陣列和待測電源組連接；待測電源組和負載連接；電能計量模塊和測試電源插座連接；待測電源組置于數(shù)字可控溫箱中。
[0021]電源模塊給無線模塊、串口模塊、MCU模塊、繼電器驅(qū)動模塊、繼電器模塊陣列和SPI隔離模塊供電。
[0022]無線模塊用于和上位機雙向通訊。相對應(yīng)地，上位機系統(tǒng)中也包含RS232轉(zhuǎn)無線模塊與之配對通訊。
[0023]串口模塊用于控制數(shù)字可控電源，數(shù)字可控溫箱等其他外部設(shè)備，擁有多種接口。
[0024]MCU模塊是該裝置的控制MCU，控制所有外設(shè)和采集，處理數(shù)據(jù)。
[0025]繼電器驅(qū)動模塊驅(qū)動繼電器模塊陣列，驅(qū)動繼電器模塊陣列向待測電源組提供輸入測試電壓。
[0026]電能計量模塊陣列用于測量待測電源的電參數(shù)，該模塊采用隔離通訊，隔離供電，無MCU。各電能計量模塊之間完全隔離。電能計量模塊用于測量數(shù)字可控電源輸出的電壓參數(shù)，監(jiān)測輸出是否達到需要的目標值。
[0027]負載就是通常的LED或大功率電阻。無需電子負載。
[0028]這樣該裝置能根據(jù)上位機要求全自動控制外部設(shè)備，完成相應(yīng)測試項目并實時將數(shù)據(jù)傳回上位機。大大減輕操作人員工作負擔。
[0029]同時因可以多臺裝置同時工作，故可同時測試大量不同規(guī)格樣品，大大縮短測試時間。
[0030]該裝置采用高精度電能計量芯片，模數(shù)轉(zhuǎn)換高達22位，即0.8uV的分辨率，
省掉昂貴的功率分析儀。負載只需是LED或大功率電阻即可，省掉昂貴電子負載。該裝置為用戶節(jié)省大量經(jīng)費。
[0031]一種LED電源性能分析方法，采用上述裝置進行測試分析，其特征在于:設(shè)輸入電壓變量范圍VO-Vn，溫度變量范圍TO-Tn，濕度變量范圍Η0_Ηη。設(shè)定電壓步伐Vs，溫度步伐Ts，濕度步伐Hs。具體測試分析步驟如下:
步驟1:固定二個變量，變化一個變量，變化幅度為步伐值，穩(wěn)定設(shè)定的一段時間Time，然后計量，直到電源異常，繼電器保護，才停止變化變量。從而了解單一變量的極限工作范圍。
[0032]步驟2:固定一個變量，變化二個變量，變化幅度為步伐值，穩(wěn)定設(shè)定的一段時間Time，然后計量，直到電源異常，繼電器保護，才停止變化變量。從而了解兩個變量的極限工作范圍。
[0033]步驟3:變化三個變量，變化幅度為步伐值，穩(wěn)定設(shè)定的一段時間Time，然后計量，直到電源異常，繼電器保護，才停止變化變量。從而了解三個變量的極限工作范圍。
[0034]電源異常包含電參數(shù)偏離設(shè)計值達到一定程度，以及短路，過溫保護。
[0035]從而了解在不同應(yīng)力作用下的表現(xiàn)，了解產(chǎn)品的裕度。如在滿足國家標準條件下，裕度較大，可以更換差一些差的器件，再次實驗，使得裕度適中。從而使產(chǎn)品成本得到降低，提高競爭力。像照明行業(yè)對成本非常敏感，因為基數(shù)大，每省I分錢，可能給企業(yè)帶來數(shù)千萬元的效益。
[0036]本發(fā)明與現(xiàn)有電參數(shù)測量方法相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點:
1、本發(fā)明采用全自動測試方法，極少的人參與。同時是實時在線監(jiān)測，數(shù)據(jù)真實性高。
[0037]2、本發(fā)明裝置可多臺同時使用?？赏瑫r測試大量不同規(guī)格的待測電源，效率高，節(jié)省時間。
[0038]3、本發(fā)明裝置集成度高，成本低。省掉其他昂貴的設(shè)備。
[0039]4、本發(fā)明裝置具備裕度測試能力。
[0040]與其他類似發(fā)明的比較:
1.CN200910305077 一種通用電源老化系統(tǒng)
①結(jié)構(gòu)不同。該發(fā)明的供電電源直接供電給被測電源。而本發(fā)明是數(shù)字可控電源(14)要先經(jīng)過繼電器，再給被測電源，可做模擬開關(guān)實驗和過壓，過流時斷電保護。本發(fā)明無電子負載。
[0041]②適用對象不同。該發(fā)明適用恒壓電源，無法適用恒流源電源。恒壓電源可以共地并聯(lián)測試輸出電壓，測量子模塊不需要隔離。而恒流源(隔離型)不可以共地并聯(lián)測試輸出電壓，如果共地會造成恒流源工作異常。本發(fā)明電能計量模塊陣列(8)全隔離設(shè)計，可以測量恒流源輸出特性。
[0042]③參數(shù)種類差異。該發(fā)明的只能測輸出特性。本發(fā)明可測輸入和輸出特性。
[0043]④測量模塊結(jié)構(gòu)及通訊方式不同。該發(fā)明的用的是UART和測量模塊通訊，測試手段是單片機的模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳，精度有限。而本發(fā)明用的是高速SPI通訊，速度超過UART，用的是專用高精度電能計量芯片，且電能計量模塊無單片機。
[0044]2.CN201210428801 LED測試系統(tǒng)及測試方法
①適用對象不同。該發(fā)明用來測試LED，本發(fā)明用來測試LED電源。[0045]②結(jié)構(gòu)不同。系統(tǒng)框圖不同。
[0046]3.CN201010187295 老化測試系統(tǒng)
①適用對象不同。該發(fā)明用來測試半導(dǎo)體器件，只測輸入。本發(fā)明用來測試LED電源，測輸入輸出。衡量指標也不同。
[0047]②結(jié)構(gòu)不同。系統(tǒng)框圖不同。該發(fā)明需要大量的程控電源，測量信號是各種數(shù)字信號或低電壓，需要適配板，計量也依賴程控電源。基于本發(fā)明裝置的系統(tǒng)，無需適配板，測試市電高電壓，測試目標基本為模擬量，有專門的電能計量模塊。
[0048]綜上所述，本發(fā)明裝置顯著區(qū)別于現(xiàn)有系統(tǒng)，有著高集成度，全自動化特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]圖1是現(xiàn)有的電參數(shù)測試方法框圖 圖2是本發(fā)明的裝置框圖
圖3是本發(fā)明電能計量模塊框圖 圖4是本發(fā)明電能計量模塊電路圖 圖5是本發(fā)明的裝置案例實施圖。
【具體實施方式】
[0050]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例做詳細說明:
實施例一:
參照圖2和圖5，本LED電源性能分析裝置包括無線模塊(2)、串口模塊(3)、MCU模塊
(4)、繼電器驅(qū)動模塊(5)、繼電器模塊陣列(6)、SPI隔離模塊(7)、電能計量模塊陣列(8)、電能計量模塊(9)、測試電源插座(10)、電源模塊(11)、電源插座(12)和插座陣列(13)。其特征在于:
所述無線模塊(2)、串口模塊(3)、繼電器驅(qū)動模塊(5)、繼電器模塊陣列(6)、SPI隔離模塊(7)都和MCU模塊(4)連接；所述串口模塊(3)和數(shù)字可控電源(14)、數(shù)字可控溫箱
(15)連接；所述繼電器驅(qū)動模塊(5)和繼電器模塊陣列(6)連接；所述數(shù)字可控電源(14)和測試電源插座(10)連接；所述測試電源插座(10)和繼電器模塊陣列(6)連接；所述SPI隔離模塊(7)和電能計量模塊陣列(8)及電能計量模塊(9)連接；所述電能計量模塊陣列(8)及電能計量模塊(9)和電源插座(12)連接；所述電能計量模塊陣列(8)和插座陣列(13)連接；所述電源模塊(11)給無線模塊(2)、串口模塊(3)、MCU模塊(4)、繼電器驅(qū)動模塊(5)、繼電器模塊陣列(6)和SPI隔離模塊(7)供電。圖5包含具體型號參數(shù)。
[0051]如附圖3所示，電能計量模塊內(nèi)部框圖包括:隔離電源模塊(210)，SPI隔離通訊模塊(220)，電能計量芯片(230)。具體電路如圖4所示。
[0052]實施例二:
本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下:所述串口模塊(3)至少包含一 RS232串口(31)和一 RS485串口(32);所述RS232串口(31)連接數(shù)字可控電源(14)，RS485串口(32)連接數(shù)字可控溫箱(15)，數(shù)字可控溫箱(15)內(nèi)安置待測電源組(16)。所述SPI隔離模塊(7)是光耦隔離或磁隔離芯片。所述電能計量模塊(9)包含隔離電源模塊(210)，電能計量芯片(230)和SPI隔離模塊(220)，所述隔離電源模塊(210)給電能計量芯片(230)和SPI隔離模塊(220)供電；所述SPI隔離模塊(220)連接電能計量芯片(230)，同時SPI隔離模塊(220)也和SPI隔離模塊(7)連接。還包含有待測電源組(16)、負載(17)和上位機系統(tǒng)(I)。
[0053]實施例三:
本LED電源性能分析方法，采用上述裝置進行測試分析，其特征在于:
設(shè)輸入電壓變量范圍VO-Vn，溫度變量范圍TO-Tn，濕度變量范圍HO-Hn。設(shè)定電壓步伐Vs,溫度步伐Ts,濕度步伐Hs,穩(wěn)定時間Time,具體分析步驟如下:
步驟1:固定二個變量，變化一個變量，變化幅度為步伐值，穩(wěn)定設(shè)定的一段時間Time，然后計量，直到電源異常，繼電器保護，才停止變化變量，從而了解單一變量的極限工作范圍；
步驟2:固定一個變量，變化二個變量，變化幅度為步伐值，穩(wěn)定設(shè)定的一段時間Time，然后計量，直到電源異常，繼電器保護，才停止變化變量，從而了解兩個變量的極限工作范圍；
步驟3:變化三個變量，變化幅度為步伐值，穩(wěn)定設(shè)定的一段時間Time，然后計量，直到電源異常，繼電器保護，才停止變化變量，從而了解三個變量的極限工作范圍。
[0054]本實施例的具體工作過程:
如圖2和圖5所示，無線模塊(2)用于和上位機雙向通訊。相對應(yīng)地，上位機系統(tǒng)(I)中也包含RS232轉(zhuǎn)無線模塊(120)與之配對通訊。
[0055]串口模塊(3 )用于控制數(shù)字可控電源(14 )，數(shù)字可控溫箱(15 )等其他外部設(shè)備，擁有多種接口。
[0056]MCU模塊(4)是該裝置的控制MCU，控制所有外設(shè)和采集，處理數(shù)據(jù)。
[0057]繼電器驅(qū)動模塊(5 )驅(qū)動繼電器模塊陣列(6 )，驅(qū)動繼電器模塊陣列(6 )向待測電源組提供輸入測試電壓。
[0058]電能計量模塊陣列(8)用于測量待測電源的電參數(shù)，該模塊采用隔離通訊，隔離供電，無MCU。各電能計量模塊之間完全隔離。電能計量模塊(9)用于測量數(shù)字可控電源
(14)輸出的電壓參數(shù)，監(jiān)測輸出是否達到需要的目標值。
[0059]電能計量模塊的內(nèi)部框圖如圖3所示。隔離電源模塊(210)用于給該模塊供電。SPI隔離通訊模塊(220)用于電能計量芯片(230)和圖2的MCU模塊(4)通訊。電能計量芯片(230)采集處理電參數(shù)。
[0060]負載(17)就是通常的LED或大功率電阻。無需電子負載。
[0061]首先將待測電源接上LED負載，再將電源置于控制數(shù)字可控溫箱(15)中。
[0062]MCU模塊(4)通過無線模塊(2)收到上位機系統(tǒng)(I)發(fā)出的指令，然后根據(jù)指令控制數(shù)字可控電源(14)輸出電壓，控制數(shù)字可控溫箱(15)調(diào)節(jié)溫度。打開對應(yīng)通道的繼電器，該通道的電能計量模塊開始測試電參數(shù)，若無電流則斷開繼電器。上位機會顯示該通道數(shù)據(jù)為Oxff，提示沒接好線。若正常則繼續(xù)工作，返回正確的值。若電參數(shù)超過預(yù)先設(shè)定的門限，斷開繼電器，保護待測電源。
[0063]上位機設(shè)定好電壓，溫度等參數(shù)的起始值，步伐，最大值，持續(xù)時間，下位機執(zhí)行指令，完成測試項目后自動停止。
[0064]還可上位機設(shè)定好開關(guān)次數(shù)，開關(guān)頻率，開的百分比，進行開關(guān)測試。[0065]以上對本發(fā)明所述具體實施例詳細描述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員據(jù)此可以實現(xiàn)相應(yīng)的LED電源性能分析裝置及進行LED性能分析。本發(fā)明所述的LED電源性能分析裝置，高集成度，全自動化，相對于傳統(tǒng)的電參數(shù)測量分析方法，能測得多，時間快，精度好，價格省，等方面效果明顯。
[0066]對本發(fā)明的實施例如上所述，該實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的實施例。根據(jù)如上所述，可以進行不少修改和變化。本發(fā)明所選的實施例，是為了本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠很好地利用本發(fā)明以及在本發(fā)明基礎(chǔ)上進行改進。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種LED電源性能分析裝置，包括無線模塊(2)、串口模塊(3)、MCU模塊(4)、繼電器驅(qū)動模塊(5)、繼電器模塊陣列(6)、SPI隔離模塊(7)、電能計量模塊陣列(8)、電能計量模塊(9)、測試電源插座(10)、電源模塊(11)、電源插座(12)和插座陣列(13)，其特征在于: 所述無線模塊(2)、串口模塊(3)、繼電器驅(qū)動模塊(5)、繼電器模塊陣列(6)、SPI隔離模塊(7)都和MCU模塊(4)連接；所述串口模塊(3)和數(shù)字可控電源(14)、數(shù)字可控溫箱(15)連接；所述繼電器驅(qū)動模塊(5)和繼電器模塊陣列(6)連接；所述數(shù)字可控電源(14)和測試電源插座(10)連接；所述測試電源插座(10)和繼電器模塊陣列(6)連接；所述SPI隔離模塊(7)和電能計量模塊陣列(8)及電能計量模塊(9)連接；所述電能計量模塊陣列(8)及電能計量模塊(9)和電源插座(12)連接；所述電能計量模塊陣列(8)和插座陣列(13)連接；所述電源模塊(11)給無線模塊(2)、串口模塊(3)、MCU模塊(4)、繼電器驅(qū)動模塊(5)、繼電器模塊陣列(6)和SPI隔離模塊(7)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED電源性能分析裝置，其特征在于:所述串口模塊(3)至少包含一 RS232串口(31)和一 RS485串口(32);所述RS232串口(31)連接數(shù)字可控電源(14),RS485串口(32)連接數(shù)字可控溫箱(15)，數(shù)字可控溫箱(15)內(nèi)安置待測電源組(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED電源性能分析裝置，其特征在于:所述SPI隔離模塊(7)是光耦隔離或磁隔離芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED電源性能分析裝置，其特征在于:所述電能計量模塊(9)包含隔離電源模塊(210)，電能計量芯片(230)和SPI隔離模塊(220)，所述隔離電源模塊(210)給電能計量芯片(230)和SPI隔離模塊(220)供電；所述SPI隔離模塊(220)連接電能計量芯片(230)，同時SPI隔離模塊(220)也和SPI隔離模塊(7)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED電源性能分析裝置，其特征在于:所述繼電器模塊陣列(6)和電能計量模塊陣列(9)以及插座陣列(13)各包含的模塊數(shù)量在2-256個之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED電源性能分析裝置，其特征在于:還包含有待測電源組(16)、負載(17)和上位機系統(tǒng)(I)。
7.—種LED電源性能分析方法，采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED電源性能分析裝置進行測試分析，其特征在于:設(shè)輸入電壓變量范圍VO-Vn，溫度變量范圍TO-Tn，濕度變量范圍Η0-Ηη。設(shè)定電壓步伐Vs,溫度步伐Ts,濕度步伐Hs,穩(wěn)定時間Time,具體分析步驟如下: 步驟1:固定二個變量，變化一個變量，變化幅度為步伐值，穩(wěn)定設(shè)定的一段時間Time，然后計量，直到電源異常，繼電器保護，才停止變化變量，從而了解單一變量的極限工作范圍； 步驟2:固定一個變量，變化二個變量，變化幅度為步伐值，穩(wěn)定設(shè)定的一段時間Time，然后計量，直到電源異常，繼電器保護，才停止變化變量，從而了解兩個變量的極限工作范圍； 步驟3:變化三個變量，變化幅度為步伐值，穩(wěn)定設(shè)定的一段時間Time，然后計量，直到電源異常，繼電器保護，才停止變化變量，從而了解三個變量的極限工作范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED電源性能分析方法，其特征在于:電源異常包含電參數(shù)偏離設(shè)計值達到設(shè)定程度，以及短路，過溫保護。
【文檔編號】G01R31/40GK103852733SQ201410052468
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】欒新源, 劉廷章 申請人:上海大學