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成本的同時,維持 LED 驅動器的恒定電流。
專用LED驅動器常常被設計為微處理器控制型,旨在實現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 LED 電流精確控制的同時降低系統成本,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 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 LED 開/關控制。之后,可將 SDI 拉至 Vcc,所有“1s”連續計時,從而開啟輸出。否則其將被拉至接地,所有“0s”連續計時以關閉輸出。
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 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。
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圖 2 10 kHz 時鐘頻率時的 LED 開啟和關閉情況