如何使用555定時器實現(xiàn)LED驅動器的控制

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，以驅動四個數字輸入信號。指令/OE（允許輸出）激活和關閉 IC。串行數據輸入 (SDI) 數據在時鐘 (CLK) 上升沿被時鐘輸入至 IC 的輸入移位寄存器。移位寄存器中的數據在 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 C555 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 數據被移位至 TLC5917 輸入移位寄存器中。在 LE 的下降沿，該數據被鎖存至開/關鎖存器中。由于數據的轉移和鎖存發(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 數據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