使用555IC組件為 LED 驅(qū)動(dòng)器供電

大功率 LED 要求電子工程師設(shè)計(jì)準(zhǔn)確、高效且簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路。傳統(tǒng)上，以精確電流驅(qū)動(dòng)大功率串需要專用的開關(guān)穩(wěn)壓器。選擇分立驅(qū)動(dòng)器電路需要了解 LED 照明才能做出最佳權(quán)衡。本設(shè)計(jì)理念描述了一種使用無處不在的 555 IC 的更簡(jiǎn)單且同樣出色的方法。

555是一個(gè)8引腳IC，由兩個(gè)內(nèi)部比較器，一個(gè)帶反相輸出的觸發(fā)器，輸出反相緩沖器，一個(gè)放電晶體管和三個(gè)電阻組成。555s內(nèi)部觸發(fā)器由兩個(gè)連接到其上的比較器控制由三個(gè)電阻組成的分壓器鏈。為了設(shè)置觸發(fā)器并將555的輸出設(shè)置為VCC，THRES引腳需要低于2/3 VCC而TRIG引腳需要低于1/3 VCC。為了使觸發(fā)器復(fù)位并使555的輸出為0V，THRES引腳需要大于2/3 VCC和TRIG引腳需要大于1/3 VCC。

三個(gè)電阻器都具有相同的值，工程師們之間有一個(gè)有趣的例子是555的名字來自3個(gè)內(nèi)部5kΩ電阻器。然而，這只不過是一個(gè)謠言，555因巧合而得名。

在圖 1的轉(zhuǎn)換器電路中，IC 1的引腳 2 和 6 連接在一起，這讓設(shè)備在每個(gè)周期重新觸發(fā)自身。因此，它作為一個(gè)自由運(yùn)行的振蕩器運(yùn)行。在每個(gè)周期中，電容器C 2通過定時(shí)電阻器R 1充電并通過電阻器R 2放電。電容器充電至電源電壓的三分之二，即比較器上限，由 0.693(R 1 C 2 ) 決定，并自行放電至電源電壓的三分之一，即比較器下限，即0.693(R 2 C 2 ) 確定。總時(shí)間段 T 為 0.693(R 1 +R2 )C 2 .

在導(dǎo)通期間，晶體管Q 1導(dǎo)通并將能量存儲(chǔ)在電感器L 1中。當(dāng)它停止導(dǎo)通時(shí)，儲(chǔ)存的能量通過肖特基二極管D 1轉(zhuǎn)移到電容器C 3。

我們可以使用以下公式計(jì)算電感值。電感器的選擇取決于輸入電壓、輸出電壓、最大電流、開關(guān)頻率和標(biāo)準(zhǔn)電感器值的可用性。知道電感后，就可以選擇二極管和電容器了。

MOSFET Q 1根據(jù)以下公式確定占空比：

其中 V INMIN是最小輸入電壓，V OUT是所需的輸出電壓，η 是轉(zhuǎn)換器的效率，估計(jì)為 80%。

平均電感電流為

其中 I LAVG是平均電感電流，I O是輸出電流。

峰值電感電流為

其中 I LPEAK是峰值電感電流，ΔI L是電感電流的變化。

假設(shè)電感電流的變化是平均電流的 25%。我們可以將電感器 L 1計(jì)算為

其中 F OSC是振蕩器頻率。電感器的飽和電流額定值應(yīng)大于峰值電流。

  為確保持續(xù)照明，我們必須監(jiān)控通過 LED 的電流。電阻器 R 3檢測(cè)輸出電流。一旦這個(gè)電阻上的電壓降達(dá)到晶體管Q 2的基極-發(fā)射極閾值，它就會(huì)開始導(dǎo)通，這種導(dǎo)通會(huì)減少555定時(shí)器的導(dǎo)通時(shí)間。

因此，以下等式設(shè)置 LED 電流：

其中 I LED是 LED 的電流，R SENSE是檢測(cè)電阻。

該電路的最小和最大輸入和輸出電壓分別為 10.5 和 15V。LED 燈串的電壓和電流分別為 21V 和 350 mA。6W LED 驅(qū)動(dòng)器可用于眾多應(yīng)用，包括電池供電的便攜式照明、太陽能供電的花園照明、汽車照明、自行車頭燈和水下燈。使用標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)成組件驅(qū)動(dòng)大功率 LED 燈串可簡(jiǎn)化我們的設(shè)計(jì)，而不會(huì)犧牲性能。