DALI 總線電源的檢測方法分析

趙柱博 莊曉波

上海市質量監督檢驗技術研究院，上海201114

國家電光源質量監督檢驗中心（上海），上海201114

0 引言

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

DALI 協議主要包括3 種基本配置：控制裝置、控制設備（輸入設備、應用控制器）和總線電源[4-5]。系統架構如圖1 所示，其中總線電源在DALI-2 認證發布之前未有針對其有效性的相關測試。

圖1 DALI 系統架構

1 適用標準和測試設備

DALI-2 總線電源認證依據的標準是IEC 62386-101: 2018 數字可尋址照明接口第101 部分：一般要求-系統[5]。

總線電源檢測中所使用的設備：ProbitLab2 測試裝置，如圖2 所示。配套的設備還有交直流電源PCR6000LE、功率分析儀WT3000、泰克數字熒光示波器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，對其中8 條比較重要的條款逐一進行分析。

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 個參數：

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) 設備是否提供總線電源；

4) 是否為總線電源供電設備；

5) 總線供電設備的開路電壓；

6)輸入在銘牌或者參考性文件中列出的內部總線的擔保電流；

7) 輸入在銘牌或者參考性文件中列出的內部總線的最大總線電源電流；

8) 如果設備具有多個DALI 接口，則將值開路電壓(V) /內部總線擔保電流(A) 的負載電阻連接到每一個空置的DALI 端口；

9) 被測樣品是否是一個控制設備或者控制裝置。

根據選取樣品的銘牌和其參考性文件，將對應參數填入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

2.2 數據接口檢測

此條款主要用來檢測DALI 總線電源的數據接口相關參數的檢測，主要有以下4 個方面：

1) 是否在總線單元里面對外進行總線電源供電；

2) 數據接口是否用“（da-，da+）”或者“（DA-，DA+）”標記。這里總線電源中數據端口必須要用“+，-”標記，這要與DALI 控制裝置的數據端口不分“+，-”區別開來；

3) 標記是否符合要求；

4) 在被測樣品中是否有超過一個數據端口。

實測樣品的程序條款如圖5 所示。

圖5 “數據接口”程序條款

2.3 總線電源供電標記檢測

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，則需要根據實際電路原理，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、參考資料中標記3 個參數：最大總線電源電流（銘牌和參考資料上標記）、擔保電流（銘牌和參考資料上標記）和關機機制（參考資料上必須標記，銘牌上建議標記）。關機機制的信息見表1。

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

表1 “關機機制”信息

2.4 電壓上升時間檢測

此條款主要用來檢測被測樣品數據端口在正常工作狀態下進行100 ms 短路測試，然后分析其開路電壓的上升時間是否符合標準要求。這里需要提供一個阻值為“開路電壓(V) /（內部總線擔保電流(A) -2mA）”的純阻性負載作為總線電源的正常工作負載，程序條款如圖7 所示。

圖6 “總線電源供電標記”程序條款

圖7 “電壓上升時間”程序條款

此檢測上升時間波形的抓取，起始點為100 ms 短路結束的瞬間，結束點為電壓到達12 V 的瞬間，可以得到上升時間為9.62s，檢測上升時間的波形如圖8所示。

圖8 “電壓上升時間”波形

2.5 電流等級檢測

此條款主要用來檢測被測樣品數據端口在“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保電流的要求。“phase1”、“phase2”階段實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 電壓階段測得的擔保電流不能低于在檢測前序中填寫的擔保電流的額定值；

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，擔保電流為229.7 mA，符合標準要求。

圖10 “電流等級”實測電壓、電流波形

圖11 “電流等級”程序條款

2.6 動態特性檢測

此條款主要用來檢測被測樣品數據端口的動態特性，分為2 個階段，即從開路轉換到短路和從短路轉換到開路。提供的動態檢測信號如圖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過沖/下沖，則最高的幅值應作為其過沖/下沖幅值，所有過沖/下沖時間總和應作為其過沖/下沖時間。

圖12 動態檢測信號

測試過程中需要在樣品數據接口和檢測設備信號發射端搭建如圖13 所示的保護電路，目的為了防止檢測設備信號端的電流干擾動態特性檢測。

圖13 保護電路

實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發生在信號的開始點和結束點。在實測電壓電流波形圖中未發現有過沖/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/下沖電壓電流時間均為0 s，動態特性的程序條款如圖15 所示。

圖14 “動態特性”實測電壓、電流波形

圖15 “動態特性”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據端口上電時的電壓狀態。此條款所檢測的總線電源的電壓的過沖/下沖的幅值和時間也應符合IEC 62386-101: 2018 表18的要求。總線電源電壓如果有多個過沖/下沖檢測要求與動態性能檢測中一樣。實測上電時的電壓波形如圖16所示。

圖16 “上電開路檢測”實測電壓波形

從圖16 中可以看出，上電過程中有3 個電壓下沖波形，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，下沖電壓時間為3.29 ms。同理可測得另外2 個下沖電壓的時間為3.24 ms、3.39 ms。下沖電壓幅值、時間限值查詢IEC 62386-101: 2018 表18 可得為0.5 V、100s，均不在范圍內。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，重新啟動恢復到12 V 的時間。重新啟動時間限值查詢IEC 62386-101: 2018 表6，可知最大啟動時間限值為450 ms。實際檢測中，需要為數據端口提供一個“12 V/內部總線擔保電流(A)”的純阻性負載，實測的電壓波形如圖19 所示，從外部電源中斷開始到恢復12V，實測啟動時間為212 ms。符合最小啟動時間40 ms，最大啟動時間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 結束語

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