利用隨處可見的 555 定時器 取代 LED 驅動器的uP

摘要
本文詳細介紹如何使用便宜的 555 定時器，在一些不需要 LED 驅動器全部功能的應用中，代替微處理器對專用 LED 驅動器實施控制。這樣做可讓用戶在降低總系統(tǒng)成本的同時，維持 LED 驅動器的恒定電流。

相比幾年以前，現(xiàn)在使用 LED 的應用越來越多。這些應用從高端視頻顯示器到低端照明應用，不一而足。設計人員通常只需要專用 LED 驅動器的部分功能，但卻無力負擔控制它們所需的微處理器的相關成本費用。

專用LED驅動器常常被設計為微處理器控制型，旨在實現(xiàn)諸如模擬或脈寬調制(PWM) LED 電流控制、每個 LED 的獨立控制、LED 狀態(tài)和故障信息讀取等特性。對于一些僅要求恒定 LED 電流的應用（例如：LED 照明或者發(fā)光）來說，可能不需要這些高級特性。在這些應用中，諸如 TLC555 的 555 定時器可以代替微處理器，從而在實現(xiàn) LED 電流精確控制的同時降低系統(tǒng)成本，其與輸入電壓、溫度和 LED 正向壓降無關。

例如，TLC5917 是一款專用 LED 驅動器，其控制八個獨立的恒流電流阱。正常情況下，它要求一顆微處理器，以驅動四個數(shù)字輸入信號。指令/OE（允許輸出）激活和關閉 IC。串行數(shù)據(jù)輸入 (SDI) 數(shù)據(jù)在時鐘 (CLK) 上升沿被時鐘輸入至 IC 的輸入移位寄存器。移位寄存器中的數(shù)據(jù)在 LE 下降沿（鎖閉）轉入內部開/關鎖存器中。當需要 LED 電流的簡單 LED 開/關控制時，下列電路使用隨處可見的 555 定時器，來代替微處理器控制。

圖 1 TLC555 定時器代替 LED 驅動器的微處理器

TLC5917 輸出可以驅動八個獨立 LED，或者也可以并聯(lián)其輸出以提高電流能力來驅動單個更高功率的 LED。其內部電流設置寄存器具有默認啟動值。這些值與Rext 共同設置 LED 電流。在這種應用中，Rext 將每個輸出的電流設置為 IOUT = 18.75A / Rext = 18.75A / 178 ohm = 0.105A。將所有輸出并聯(lián)連接，得到 0.842 A 的 LED 電流。

上電時，內部開/關鎖存器默認將所有輸出開或者關至“0”，因此在輸出開啟以前這些鎖存器必須被設置為“1”。555 定時器代替微處理器實現(xiàn)該功能。CLK 和 LED 都同時連接至 555 定時器的方波輸出。在每個 CLK 上升沿，SDI 數(shù)據(jù)被移位至 TLC5917 輸入移位寄存器中。在 LE 的下降沿，該數(shù)據(jù)被鎖存至開/關鎖存器中。由于數(shù)據(jù)的轉移和鎖存發(fā)生在不同的時鐘沿，因此 CLK 和 LE 引腳可以連接至相同輸入時鐘信號。通過硬連線/OE 接地，IC 被永久性地激活。SDI 可連接至 Vcc，以在上電時自動開啟 LED。這種連接“1s”連續(xù)計時，以開啟所有輸出。我們還可以將 SDI 連接至一個開關或者數(shù)字輸入，以實現(xiàn) LED 開/關控制。之后，可將 SDI 拉至 Vcc，所有“1s”連續(xù)計時，從而開啟輸出。否則其將被拉至接地，所有“0s”連續(xù)計時以關閉輸出。

555 定時器的時鐘速度決定了 LED 開關的快慢。每個 LE 下降沿將 SDI 數(shù)據(jù)鎖存至另一個八內部開/關鎖存器中時，八時鐘脈沖期間 LED 電流在 0-100%之 間斜坡變化，從而開啟或者關閉另一個八輸出。圖 2 顯示了產生的階梯狀 LED 電流，其隨每個連續(xù) LE 下降沿而增加和減少。即使是相對較慢的 10 kHz 時鐘頻率，也會產生一個僅為 0.8mS 的關-開和開-關過渡，我們人眼對此的感覺僅是一瞬間。利用非常慢的時鐘頻率可以實現(xiàn)逐漸開和關。將時鐘頻率設置為 0.1Hz，可以在 0.8 秒時間內逐漸開啟和關閉 LED。

圖 2 10 kHz 時鐘頻率時的 LED 開啟和關閉情況

作者簡介

Michael Day 現(xiàn)任 TI 電源產品部電源管理應用總監(jiān)，在電源轉換領域擁有 16 年的設計經驗。當前 Michael 主要負責管理 TI DC/DC 電源應用產品部。他畢業(yè)于德州理工大學 (Texas Tech University)，獲電子工程理學士學位，后又獲電子工程碩士學位，研究方向為脈沖電源。Michael 現(xiàn)為 IEEE 會員，發(fā)表了 60 余篇關于電源、便攜式電源以及照明方面的論文。