利用随处可见的 555 定时器 取代 LED 驱动器的uP 控制

摘要
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 0.842 A 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。