555定时器在LED驱动器的中的应用

　　本文详细介绍如何使用便宜的555定时器，在一些不需要LED驱动器全部功能的应用中，代替微处理器对专用LED驱动器实施控制。这样做可让用户在降低总系统成本的同时，维持LED驱动器的恒定电流。
   　　相比几年以前，现在使用LED的应用越来越多。这些应用从高端视频显示器到低端照明应用，不一而足。设计人员通常只需要专用LED驱动器的部分功能，但却无力负担控制它们所需的微处理器的相关成本费用。
   　　专用LED驱动器常常被设计为微处理器控制型，旨在实现诸如模拟或脉宽调制（PWM） LED电流控制、每个LED的独立控制、LED状态和故障信息读取等特性。对于一些仅要求恒定LED电流的应用（例如：LED照明或者发光）来说，可能不需要这些高级特性。在这些应用中，诸如TLC555的555定时器可以代替微处理器，从而在实现LED电流精确控制的同时降低系统成本，其与输入电压、温度和LED正向压降无关。
   　　例如，TLC5917是一款专用LED驱动器，其控制八个独立的恒流电流阱。正常情况下，它要求一颗微处理器，以驱动四个数字输入信号。指令/OE（允许输出）激活和关闭IC。串行数据输入 （SDI） 数据在时钟 （CLK） 上升沿被时钟输入至IC的输入移位寄存器。移位寄存器中的数据在 LE 下降沿（锁闭）转入内部开/关锁存器中。当需要LED电流的简单LED开/关控制时，下列电路使用随处可见的555定时器，来代替微处理器控制。
   
   　　
   　　图1 TLC555定时器代替LED驱动器的微处理器
   
   　　TLC5917输出可以驱动八个独立LED，或者也可以并联其输出以提高电流能力来驱动单个更高功率的LED。其内部电流设置寄存器具有默认启动值。这些值与Rext共同设置LED电流。在这种应用中，Rext将每个输出的电流设置为IOUT = 18.75A / Rext = 18.75A / 178 ohm=0.105A。将所有输出并联连接，得到0.842A的LED电流。
   　　上电时，内部开/关锁存器默认将所有输出开或者关至“0”，因此在输出开启以前这些锁存器必须被设置为“1”。555 定时器代替微处理器实现该功能。CLK和LED都同时连接至555定时器的方波输出。在每个CLK上升沿，SDI数据被移位至TLC5917输入移位寄存器中。在LE的下降沿，该数据被锁存至开/关锁存器中。由于数据的转移和锁存发生在不同的时钟沿，因此CLK和LE引脚可以连接至相同输入时钟信号。通过硬连线/OE接地，IC被永久性地激活。SDI可连接至Vcc，以在上电时自动开启LED。这种连接“1s”连续计时，以开启所有输出。我们还可以将SDI连接至一个开关或者数字输入，以实现LED开/关控制。之后，可将SDI拉至Vcc，所有“1s”连续计时，从而开启输出。否则其将被拉至接地，所有“0s”连续计时以关闭输出。
   　　555定时器的时钟速度决定了LED开关的快慢。每个LE下降沿将SDI数据锁存至另一个八内部开/关锁存器中时，八时钟脉冲期间LED电流在0-100%之间斜坡变化，从而开启或者关闭另一个八输出。图2显示了产生的阶梯状LED电流，其随每个连续LE下降沿而增加和减少。即使是相对较慢的10 kHz时钟频率，也会产生一个仅为0.8mS的关-开和开-关过渡，我们人眼对此的感觉仅是一瞬间。利用非常慢的时钟频率可以实现逐渐开和关。将时钟频率设置为 0.1Hz，可以在0.8秒时间内逐渐开启和关闭LED。
   
   　　
   　　图2 10 kHz时钟频率时的LED开启和关闭情况
   
   　　作者简介
   　　Michael Day现任TI电源产品部电源管理应用总监，在电源转换领域拥有16年的设计经验。当前Michael主要负责管理TI DC/DC电源应用产品部。他毕业于德州理工大学 （Texas Tech University），获电子工程理学士学位，后又获电子工程硕士学位，研究方向为脉冲电源。Michael现为IEEE会员，发表了60余篇关于电源、便携式电源以及照明方面的论文。