DALI 总线电源的检测方法分析

2020-08-25赵柱博庄晓波

光源与照明 2020年2期

赵柱博庄晓波

上海市质量监督检验技术研究院，上海201114

国家电光源质量监督检验中心（上海），上海201114

0 引言

DALI（Digital Addressable Lighting Interface，数字可寻址照明接口）通讯协议自1994 年被列入IEC 60929 标准起，便得到了灯具、LED 控制装置（镇流器）、芯片制造商的支持，更由于其简单易用、可靠性高，逐渐发展成为最具发展前景的智慧照明控制协议[1-3]。

DALI 协议主要包括3 种基本配置：控制装置、控制设备（输入设备、应用控制器）和总线电源[4-5]。系统架构如图1 所示，其中总线电源在DALI-2 认证发布之前未有针对其有效性的相关测试。

图1 DALI 系统架构

1 适用标准和测试设备

DALI-2 总线电源认证依据的标准是IEC 62386-101: 2018 数字可寻址照明接口第101 部分：一般要求-系统[5]。

总线电源检测中所使用的设备：ProbitLab2 测试装置，如图2 所示。配套的设备还有交直流电源PCR6000LE、功率分析仪WT3000、泰克数字荧光示波器DPO7054C（带宽500 MHz、采样速率5 GS/s）、电流探头TCP0030A。

图2 ProbitLab2 测试装置

2 检测方法分析

DALI-2 总线电源完整的检测共有17 条程序条款，这里选取一款总线电源，如图3 所示，对其中8 条比较重要的条款逐一进行分析。

图3 DALI 总线电源

2.1 检测前序

“检测前序”作为DALI-2 总线电源检测中最重要的条款需要申明9 个参数：

1) 被测样品的铭牌是否符合要求；

2) 被测样品的参考性文件是否符合要求；

3) 设备是否提供总线电源；

4) 是否为总线电源供电设备；

5) 总线供电设备的开路电压；

6)输入在铭牌或者参考性文件中列出的内部总线的担保电流；

7) 输入在铭牌或者参考性文件中列出的内部总线的最大总线电源电流；

8) 如果设备具有多个DALI 接口，则将值开路电压(V) /内部总线担保电流(A) 的负载电阻连接到每一个空置的DALI 端口；

9) 被测样品是否是一个控制设备或者控制装置。

根据选取样品的铭牌和其参考性文件，将对应参数填入ProbitLab2 测试装置中总线电源的测试软件，如图4 所示。

图4 “检测前序”参数

2.2 数据接口检测

此条款主要用来检测DALI 总线电源的数据接口相关参数的检测，主要有以下4 个方面：

1) 是否在总线单元里面对外进行总线电源供电；

2) 数据接口是否用“（da-，da+）”或者“（DA-，DA+）”标记。这里总线电源中数据端口必须要用“+，-”标记，这要与DALI 控制装置的数据端口不分“+，-”区别开来；

3) 标记是否符合要求；

4) 在被测样品中是否有超过一个数据端口。

实测样品的程序条款如图5 所示。

图5 “数据接口”程序条款

2.3 总线电源供电标记检测

此条款主要用来检测被测样品是否在总线单元中提供总线电源供电。此次选用的被测样品总线电源在总线单元中属于提供总线供电的样品，如被测样品是LED 控制装置，则需要根据实际电路原理，分析其是否在总线单元中提供总线电源供电[3]。此条款还需要在铭牌、参考资料中标记3 个参数：最大总线电源电流（铭牌和参考资料上标记）、担保电流（铭牌和参考资料上标记）和关机机制（参考资料上必须标记，铭牌上建议标记）。关机机制的信息见表1。

程序条款如图6 所示，被测样品的担保电流为220mA，最大总线电流为250 mA。

表1 “关机机制”信息

2.4 电压上升时间检测

此条款主要用来检测被测样品数据端口在正常工作状态下进行100 ms 短路测试，然后分析其开路电压的上升时间是否符合标准要求。这里需要提供一个阻值为“开路电压(V) /（内部总线担保电流(A) -2mA）”的纯阻性负载作为总线电源的正常工作负载，程序条款如图7 所示。

图6 “总线电源供电标记”程序条款

图7 “电压上升时间”程序条款

此检测上升时间波形的抓取，起始点为100 ms 短路结束的瞬间，结束点为电压到达12 V 的瞬间，可以得到上升时间为9.62s，检测上升时间的波形如图8所示。

图8 “电压上升时间”波形

2.5 电流等级检测

此条款主要用来检测被测样品数据端口在“phase1”、“phase2”输出电压阶段的输出电流，“phase1”、“phase2”阶段电压如图9 所示。以检测是否符合IEC 62386-101: 2009 表13 给出的最大总线电流和担保电流的要求。“phase1”、“phase2”阶段实测的电压电流波形如图10 所示，图中上方曲线为电流波形，下方曲线为电压波形。

图9 phase1、phase2 电压波形

此条款的程序条款如图11 所示。有3 点要求需要注意：

1）phase1 电压阶段测得的最大电源电流加2 mA不能超过250 mA；

2）phase2 电压阶段测得的担保电流不能低于在检测前序中填写的担保电流的额定值；

3）phase1 电压阶段测得的最大电源电流不能小于phase2 电压阶段测得的担保电流。

从程序条款中可得，本次的被测样品的最大电源电流为237 mA，担保电流为229.7 mA，符合标准要求。

图10 “电流等级”实测电压、电流波形

图11 “电流等级”程序条款

2.6 动态特性检测

此条款主要用来检测被测样品数据端口的动态特性，分为2 个阶段，即从开路转换到短路和从短路转换到开路。提供的动态检测信号如图12 所示，此条款所检测的总线电源的电压电流的过冲/下冲的幅值和时间需要符合IEC 62386-101: 2018 表18 的要求。另外如果总线电源有多个过冲/下冲，则最高的幅值应作为其过冲/下冲幅值，所有过冲/下冲时间总和应作为其过冲/下冲时间。

图12 动态检测信号

测试过程中需要在样品数据接口和检测设备信号发射端搭建如图13 所示的保护电路，目的为了防止检测设备信号端的电流干扰动态特性检测。

图13 保护电路

实测的电压电流波形如图14 所示，上方为电流波形，下方为电压波形。过冲/下冲电压电流一般会发生在信号的开始点和结束点。在实测电压电流波形图中未发现有过冲/下冲的电压电流波形。因此，被测样品的过冲/下冲电压电流幅值为0 V/0 mA，过冲/下冲电压电流时间均为0 s，动态特性的程序条款如图15 所示。

图14 “动态特性”实测电压、电流波形

图15 “动态特性”程序条款

2.7 上电开路检测

此条款主要用来检测被测样品数据端口上电时的电压状态。此条款所检测的总线电源的电压的过冲/下冲的幅值和时间也应符合IEC 62386-101: 2018 表18的要求。总线电源电压如果有多个过冲/下冲检测要求与动态性能检测中一样。实测上电时的电压波形如图16所示。

图16 “上电开路检测”实测电压波形

从图16 中可以看出，上电过程中有3 个电压下冲波形，无过冲电压。那么选取最大幅值的电压波形放大如图17 所示，从图中可知下冲电压幅值为11.65 V，下冲电压时间为3.29 ms。同理可测得另外2 个下冲电压的时间为3.24 ms、3.39 ms。下冲电压幅值、时间限值查询IEC 62386-101: 2018 表18 可得为0.5 V、100s，均不在范围内。该被测样品“上电电路检测”条款不合格。程序条款如图18 所示。

图17 最大幅值的电压波形

图18 “上电开路”程序条款

2.8 电源短中断检测

此条款主要用来检测被测样品外部电源中断200 ms，重新启动恢复到12 V 的时间。重新启动时间限值查询IEC 62386-101: 2018 表6，可知最大启动时间限值为450 ms。实际检测中，需要为数据端口提供一个“12 V/内部总线担保电流(A)”的纯阻性负载，实测的电压波形如图19 所示，从外部电源中断开始到恢复12V，实测启动时间为212 ms。符合最小启动时间40 ms，最大启动时间450 ms 的要求。电源短中断检测的程序条款如图20 所示。