DALI 總線電源的檢測方法分析

趙柱博 莊曉波

上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海201114

國家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（上海），上海201114

0 引言

DALI（Digital Addressable Lighting Interface，數(shù)字可尋址照明接口）通訊協(xié)議自1994 年被列入IEC 60929 標(biāo)準(zhǔn)起，便得到了燈具、LED 控制裝置（鎮(zhèn)流器）、芯片制造商的支持，更由于其簡單易用、可靠性高，逐漸發(fā)展成為最具發(fā)展前景的智慧照明控制協(xié)議[1-3]。

DALI 協(xié)議主要包括3 種基本配置：控制裝置、控制設(shè)備（輸入設(shè)備、應(yīng)用控制器）和總線電源[4-5]。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示，其中總線電源在DALI-2 認(rèn)證發(fā)布之前未有針對(duì)其有效性的相關(guān)測試。

圖1 DALI 系統(tǒng)架構(gòu)

1 適用標(biāo)準(zhǔn)和測試設(shè)備

DALI-2 總線電源認(rèn)證依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是IEC 62386-101: 2018 數(shù)字可尋址照明接口第101 部分：一般要求-系統(tǒng)[5]。

總線電源檢測中所使用的設(shè)備：ProbitLab2 測試裝置，如圖2 所示。配套的設(shè)備還有交直流電源PCR6000LE、功率分析儀WT3000、泰克數(shù)字熒光示波器DPO7054C（帶寬500 MHz、采樣速率5 GS/s）、電流探頭TCP0030A。

圖2 ProbitLab2 測試裝置

2 檢測方法分析

DALI-2 總線電源完整的檢測共有17 條程序條款，這里選取一款總線電源，如圖3 所示，對(duì)其中8 條比較重要的條款逐一進(jìn)行分析。

圖3 DALI 總線電源

2.1 檢測前序

“檢測前序”作為DALI-2 總線電源檢測中最重要的條款需要申明9 個(gè)參數(shù)：

1) 被測樣品的銘牌是否符合要求；

2) 被測樣品的參考性文件是否符合要求；

3) 設(shè)備是否提供總線電源；

4) 是否為總線電源供電設(shè)備；

5) 總線供電設(shè)備的開路電壓；

6)輸入在銘牌或者參考性文件中列出的內(nèi)部總線的擔(dān)保電流；

7) 輸入在銘牌或者參考性文件中列出的內(nèi)部總線的最大總線電源電流；

8) 如果設(shè)備具有多個(gè)DALI 接口，則將值開路電壓(V) /內(nèi)部總線擔(dān)保電流(A) 的負(fù)載電阻連接到每一個(gè)空置的DALI 端口；

9) 被測樣品是否是一個(gè)控制設(shè)備或者控制裝置。

根據(jù)選取樣品的銘牌和其參考性文件，將對(duì)應(yīng)參數(shù)填入ProbitLab2 測試裝置中總線電源的測試軟件，如圖4 所示。

圖4 “檢測前序”參數(shù)

2.2 數(shù)據(jù)接口檢測

此條款主要用來檢測DALI 總線電源的數(shù)據(jù)接口相關(guān)參數(shù)的檢測，主要有以下4 個(gè)方面：

1) 是否在總線單元里面對(duì)外進(jìn)行總線電源供電；

2) 數(shù)據(jù)接口是否用“（da-，da+）”或者“（DA-，DA+）”標(biāo)記。這里總線電源中數(shù)據(jù)端口必須要用“+，-”標(biāo)記，這要與DALI 控制裝置的數(shù)據(jù)端口不分“+，-”區(qū)別開來；

3) 標(biāo)記是否符合要求；

4) 在被測樣品中是否有超過一個(gè)數(shù)據(jù)端口。

實(shí)測樣品的程序條款如圖5 所示。

圖5 “數(shù)據(jù)接口”程序條款

2.3 總線電源供電標(biāo)記檢測

此條款主要用來檢測被測樣品是否在總線單元中提供總線電源供電。此次選用的被測樣品總線電源在總線單元中屬于提供總線供電的樣品，如被測樣品是LED 控制裝置，則需要根據(jù)實(shí)際電路原理，分析其是否在總線單元中提供總線電源供電[3]。此條款還需要在銘牌、參考資料中標(biāo)記3 個(gè)參數(shù)：最大總線電源電流（銘牌和參考資料上標(biāo)記）、擔(dān)保電流（銘牌和參考資料上標(biāo)記）和關(guān)機(jī)機(jī)制（參考資料上必須標(biāo)記，銘牌上建議標(biāo)記）。關(guān)機(jī)機(jī)制的信息見表1。

程序條款如圖6 所示，被測樣品的擔(dān)保電流為220mA，最大總線電流為250 mA。

表1 “關(guān)機(jī)機(jī)制”信息

2.4 電壓上升時(shí)間檢測

此條款主要用來檢測被測樣品數(shù)據(jù)端口在正常工作狀態(tài)下進(jìn)行100 ms 短路測試，然后分析其開路電壓的上升時(shí)間是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。這里需要提供一個(gè)阻值為“開路電壓(V) /（內(nèi)部總線擔(dān)保電流(A) -2mA）”的純阻性負(fù)載作為總線電源的正常工作負(fù)載，程序條款如圖7 所示。

圖6 “總線電源供電標(biāo)記”程序條款

圖7 “電壓上升時(shí)間”程序條款

此檢測上升時(shí)間波形的抓取，起始點(diǎn)為100 ms 短路結(jié)束的瞬間，結(jié)束點(diǎn)為電壓到達(dá)12 V 的瞬間，可以得到上升時(shí)間為9.62s，檢測上升時(shí)間的波形如圖8所示。

圖8 “電壓上升時(shí)間”波形

2.5 電流等級(jí)檢測

此條款主要用來檢測被測樣品數(shù)據(jù)端口在“phase1”、“phase2”輸出電壓階段的輸出電流，“phase1”、“phase2”階段電壓如圖9 所示。以檢測是否符合IEC 62386-101: 2009 表13 給出的最大總線電流和擔(dān)保電流的要求?！皃hase1”、“phase2”階段實(shí)測的電壓電流波形如圖10 所示，圖中上方曲線為電流波形，下方曲線為電壓波形。

圖9 phase1、phase2 電壓波形

此條款的程序條款如圖11 所示。有3 點(diǎn)要求需要注意：

1）phase1 電壓階段測得的最大電源電流加2 mA不能超過250 mA；

2）phase2 電壓階段測得的擔(dān)保電流不能低于在檢測前序中填寫的擔(dān)保電流的額定值；

3）phase1 電壓階段測得的最大電源電流不能小于phase2 電壓階段測得的擔(dān)保電流。

從程序條款中可得，本次的被測樣品的最大電源電流為237 mA，擔(dān)保電流為229.7 mA，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖10 “電流等級(jí)”實(shí)測電壓、電流波形

圖11 “電流等級(jí)”程序條款

2.6 動(dòng)態(tài)特性檢測

此條款主要用來檢測被測樣品數(shù)據(jù)端口的動(dòng)態(tài)特性，分為2 個(gè)階段，即從開路轉(zhuǎn)換到短路和從短路轉(zhuǎn)換到開路。提供的動(dòng)態(tài)檢測信號(hào)如圖12 所示，此條款所檢測的總線電源的電壓電流的過沖/下沖的幅值和時(shí)間需要符合IEC 62386-101: 2018 表18 的要求。另外如果總線電源有多個(gè)過沖/下沖，則最高的幅值應(yīng)作為其過沖/下沖幅值，所有過沖/下沖時(shí)間總和應(yīng)作為其過沖/下沖時(shí)間。

圖12 動(dòng)態(tài)檢測信號(hào)

測試過程中需要在樣品數(shù)據(jù)接口和檢測設(shè)備信號(hào)發(fā)射端搭建如圖13 所示的保護(hù)電路，目的為了防止檢測設(shè)備信號(hào)端的電流干擾動(dòng)態(tài)特性檢測。

圖13 保護(hù)電路

實(shí)測的電壓電流波形如圖14 所示，上方為電流波形，下方為電壓波形。過沖/下沖電壓電流一般會(huì)發(fā)生在信號(hào)的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)。在實(shí)測電壓電流波形圖中未發(fā)現(xiàn)有過沖/下沖的電壓電流波形。因此，被測樣品的過沖/下沖電壓電流幅值為0 V/0 mA，過沖/下沖電壓電流時(shí)間均為0 s，動(dòng)態(tài)特性的程序條款如圖15 所示。

圖14 “動(dòng)態(tài)特性”實(shí)測電壓、電流波形

圖15 “動(dòng)態(tài)特性”程序條款

2.7 上電開路檢測

此條款主要用來檢測被測樣品數(shù)據(jù)端口上電時(shí)的電壓狀態(tài)。此條款所檢測的總線電源的電壓的過沖/下沖的幅值和時(shí)間也應(yīng)符合IEC 62386-101: 2018 表18的要求?？偩€電源電壓如果有多個(gè)過沖/下沖檢測要求與動(dòng)態(tài)性能檢測中一樣。實(shí)測上電時(shí)的電壓波形如圖16所示。

圖16 “上電開路檢測”實(shí)測電壓波形

從圖16 中可以看出，上電過程中有3 個(gè)電壓下沖波形，無過沖電壓。那么選取最大幅值的電壓波形放大如圖17 所示，從圖中可知下沖電壓幅值為11.65 V，下沖電壓時(shí)間為3.29 ms。同理可測得另外2 個(gè)下沖電壓的時(shí)間為3.24 ms、3.39 ms。下沖電壓幅值、時(shí)間限值查詢IEC 62386-101: 2018 表18 可得為0.5 V、100s，均不在范圍內(nèi)。該被測樣品“上電電路檢測”條款不合格。程序條款如圖18 所示。

圖17 最大幅值的電壓波形

圖18 “上電開路”程序條款

2.8 電源短中斷檢測

此條款主要用來檢測被測樣品外部電源中斷200 ms，重新啟動(dòng)恢復(fù)到12 V 的時(shí)間。重新啟動(dòng)時(shí)間限值查詢IEC 62386-101: 2018 表6，可知最大啟動(dòng)時(shí)間限值為450 ms。實(shí)際檢測中，需要為數(shù)據(jù)端口提供一個(gè)“12 V/內(nèi)部總線擔(dān)保電流(A)”的純阻性負(fù)載，實(shí)測的電壓波形如圖19 所示，從外部電源中斷開始到恢復(fù)12V，實(shí)測啟動(dòng)時(shí)間為212 ms。符合最小啟動(dòng)時(shí)間40 ms，最大啟動(dòng)時(shí)間450 ms 的要求。電源短中斷檢測的程序條款如圖20 所示。

圖19 電源短中斷的電壓波形

圖20 “電源短中斷”程序條款

3 結(jié)束語

通過以上DALI 總線電源檢測的8 個(gè)程序條款分析，可以看出DALI 總線電源的檢測對(duì)整個(gè)DALI 系統(tǒng)兼容性的完善有著巨大的作用。只有總線電源穩(wěn)定，工作可靠，才能使DALI 總線中各種應(yīng)用控制器、控制設(shè)備、控制裝置有效工作。因此，DALI 總線電源在整個(gè)DALI 系統(tǒng)中有著不可替代的重要地位。