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CXLE87198单线三通道LED恒流驱动芯片全面解析

          在LED装饰照明系统中，驱动芯片的输入灵活性、输出稳定性与封装多样性成为方案选型的关键考量。CXLE87198作为一款支持宽压输入、多封装形式的单线三通道LED恒流驱动芯片，不仅具备12mA高精度输出、4096级PWM调光、双通道数字接口等先进特性，还支持9~12V宽电压输入与SOP8/倒装/灯芯一体多种封装，极大拓展了其应用场景与设计灵活性。本文将深入剖析CXLE87198的技术特点、电气参数、典型应用及设计要点，助力工程师实现高效、可靠的LED照明系统设计。0wn嘉泰姆

一、产品概述

        CXLE87198是一款基于功率CMOS工艺打造的单线三通道LED恒流驱动芯片。其核心特点在于内置5.5V稳压电路，支持9~12V宽电压输入，并通过外接简单电阻即可实现电源适配，极大提升了系统电源设计的灵活性。芯片集成DIN与FDIN双路数字输入接口，支持信号自动切换与DO口级联输出，即使在多芯片级联系统中出现单点故障，也不影响后续芯片正常工作，系统容错能力显著增强。0wn嘉泰姆

该芯片内部集成MCU单线双通道数字接口、数据锁存器、三路LED恒流驱动及PWM辉度控制电路，适用于护栏管、点光源、广告标识、建筑亮化等多种LED装饰照明场景。0wn嘉泰姆

二、核心功能特点

•   宽电压输入支持：内置5.5V稳压，外接电阻后可支持9~12V输入，适应多种电源环境；0wn嘉泰姆

•   高精度恒流输出：每路输出固定为12mA，通道一致性好；0wn嘉泰姆

•   PWM辉度控制：支持4096级灰度调节，实现平滑色彩与亮度过渡；0wn嘉泰姆

•   双通道输入与级联输出：DIN/FDIN可切换输入，DO口自动整形转发，信号无衰减；0wn嘉泰姆

•   超低功耗待机：待机电流低至200μA，无信号超1秒自动进入省电模式；0wn嘉泰姆

•   多封装选项：提供SOP8、倒装、灯芯一体等多种封装形式；0wn嘉泰姆

•   高抗静电能力：HBM模式ESD耐压达4000V，适应复杂应用环境。0wn嘉泰姆

三、电气特性与工作条件

        CXLE87198在推荐工作电压4.5V~6.5V范围内表现稳定，其DIN/FDIN输入高电平门槛为3.5V，低电平门槛为1.0V，具备良好的噪声容限。OUT端口输出恒流为12mA，漏电流低于0.5μA，确保LED在关闭状态下无微光现象。0wn嘉泰姆

芯片支持800KHz数据传输速率，PWM输出频率为3.6KHz，传输延迟时间仅为170ns，响应迅速，适合动态显示与高速刷新场景。0wn嘉泰姆

3.1.   极限参数0wn嘉泰姆
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（1）以上表中这些等级，芯片在长时间使用条件下，可能造成器件永久性伤害，降低器件的可靠性。0wn嘉泰姆
我们不建议在其它任何条件下，芯片超过这些极限参数工作；0wn嘉泰姆
（2）所有电压值均相对于系统地测试。0wn嘉泰姆
3.2.    推荐工作条件0wn嘉泰姆
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3.3.    电气特性0wn嘉泰姆
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3.4.    开关特性0wn嘉泰姆
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3.5.   时序特性0wn嘉泰姆
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（1）0 码或 1 码周期在 1.25μs（频率 800KHz）至 2.5μs（频率 400KHz）范围内，芯片均可正常工0wn嘉泰姆
作，但是 0 码和 1 码高电平时间必须符合上表中相应数值范围；0wn嘉泰姆
（2）不需复位时，字节之间的低电平时间不要超过 50μs，否则芯片可能复位，复位后又重新接收数0wn嘉泰姆
据，无法实现数据正确传送。0wn嘉泰姆
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3.6.    功能说明0wn嘉泰姆
        芯片上电复位后，开始接收显示数据，接收完 24bit后，DO端口开始转发DIN或FDIN端继续发来的0wn嘉泰姆
数据，为下颗级联芯片提供显示数据。在转发数据之前，DO端口一直为低电平。如果DIN或FDIN端输入0wn嘉泰姆
Reset复位信号，芯片OUT端口将根据接收到的 24bit显示数据输出相应占空比的PWM波形，且芯片重新0wn嘉泰姆
等待接收新的数据，在接收完开始的 24bit数据后，通过DO端口转发数据，芯片在没有接收到Reset信0wn嘉泰姆
号前，OUTR、OUTG、OUTB原输出保持不变。芯片具备低功耗待机模式，如果接收的 24bit显示数据全0wn嘉泰姆
为 0，则芯片进入低功耗待机模式；如果接收的 24bit显示数据不全为 0，则芯片进入普通模式。当芯0wn嘉泰姆
片超过 1s没有接收到DIN/FDIN的显示数据，则芯片自动进入低功耗模式。处于低功耗模式中，芯片接0wn嘉泰姆
收到正常的非全 0 数据帧则会进入普通模式进行显示输出。0wn嘉泰姆
        芯片采用自动整形转发技术，信号不会失真衰减。对于所有级联在一起的芯片，数据传输的周期0wn嘉泰姆
是一致的。0wn嘉泰姆

3.6.1    一帧完整数据结构0wn嘉泰姆
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D1、D2、D3、D4、……、Dn数据格式相同，D1 表示级联第 1 颗芯片的显示数据包，Dn表示级联第0wn嘉泰姆
n颗芯片的显示数据包，每个显示数据包包含 24bit数据位。Reset表示复位信号，低电平有效。0wn嘉泰姆
3.6.2    Dn 的数据格式0wn嘉泰姆
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每个显示数据包包含 8×3bit数据位，高位先发。0wn嘉泰姆
R[7:0]:用于设置OUTR输出的PWM占空比。全 0 码为关断，全 1 码为占空比最大，256 级可调。0wn嘉泰姆
G[7:0]:用于设置OUTG输出的PWM占空比。全 0 码为关断，全 1 码为占空比最大，256 级可调。0wn嘉泰姆
B[7:0]:用于设置OUTB输出的PWM占空比。全 0 码为关断，全 1 码为占空比最大，256 级可调。0wn嘉泰姆
3.6.3    数据接收和转发0wn嘉泰姆
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其中S1为控制器Di端口发送的数据，S2、S3、S4 为级联CXLE87198转发的数据。0wn嘉泰姆
控制器Di和Fi2 端口数据结构：D1D2D3D4……Dn；0wn嘉泰姆
控制器Fi端口数据结构：DxD1D2D3D4……Dn；其中Dx为任意 24bit数据位。0wn嘉泰姆
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芯片级联时数据接收和转发过程如下：控制器发送数据包D1，芯片 1 接收第一组 24bit，此时芯0wn嘉泰姆
片 1 无转发；然后控制器发送数据包D2，芯片 1 接收第二组 24bit，由于芯片 1 已经存有第一组0wn嘉泰姆
24bit，因此，芯片 1 通过DO把第二组 24bit转发给芯片 2，芯片 2 接收芯片 1 转发来的数据包D2，此0wn嘉泰姆
时芯片 2 无转发；然后控制器发送数据包D3，芯片 1 又把接收到的第三组 24bit转发给芯片 2，由于芯0wn嘉泰姆
片 2 已经存有第二组 24bit，因此，芯片 2 又把第三组 24bit转发给芯片 3,芯片 3 接收到第三组0wn嘉泰姆
24bit；依此类推，级联的所有芯片将得到各自的显示数据。此时如果控制器发送一个Reset信号，所0wn嘉泰姆
有芯片将会复位并把各自接收到的 24bit数据解码后控制OUT端口输出，完成一个数据刷新周期，芯片0wn嘉泰姆
又回到接收准备状态。Reset低电平有效，保持低电平时间大于 200μs，芯片复位。0wn嘉泰姆

四、电源配置与设计建议

CXLE87198支持5V直接供电，也可通过外接电阻适配9~12V宽压输入。电阻计算公式如下：0wn嘉泰姆

R = (DC - 5.5V) ÷ 10mA0wn嘉泰姆

其中DC为电源电压。典型配置如下：0wn嘉泰姆

此外，为防止带电插拔导致引脚损坏，建议在DIN、DO等信号线上串接100Ω保护电阻，并在每颗芯片VDD与GND间布置104退耦电容，走线应尽量短以确保稳定性。0wn嘉泰姆

五、级联控制与数据协议

         芯片采用单线串行通信协议，每像素点需接收24位RGB数据（各8位），支持256级PWM调光。复位信号（Reset）为低电平有效，持续时间需大于200μs。0wn嘉泰姆

数据帧结构为连续发送各芯片的24位数据包，最后跟随一个复位信号。芯片在接收完自身数据后自动转发后续数据，实现无缝级联。若超过1秒未接收到有效数据，芯片自动进入低功耗待机模式。0wn嘉泰姆

六、典型应用与扩展功能

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为防止产品在测试时带电插拔产生的瞬间高压导致芯片信号输入输出引脚损坏，应该在信号输入0wn嘉泰姆
及输出脚串接 100Ω保护电阻。此外，图中各芯片的 104 退耦电容不可缺少，且走线到芯片的 VDD 和0wn嘉泰姆
GND 脚应尽量短，以达到最佳的退耦效果，稳定芯片工作。

6.2.      恒流输出优化

为确保芯片工作在最佳恒流状态，建议OUT端口电压控制在1.2~3V之间。输出串联电阻计算公式如下：0wn嘉泰姆

R = (DC - 1.5V - Vled × n) ÷ Iout0wn嘉泰姆

例如：系统供电12V，LED导通压降2V，串联3颗LED，恒流值12mA，则：0wn嘉泰姆

R = (12 - 1.5 - 2×3) ÷ 0.012 ≈ 375Ω0wn嘉泰姆
          CXLE87198 为恒流驱动，根据恒流曲线可知，当OUT端口电压达到 0.8V就会进入恒流状态。但并非电0wn嘉泰姆
压越高越好，电压越高，芯片的功耗就越大，发热也越严重，降低整个系统的可靠性。建议OUT端口开0wn嘉泰姆
通时电压在 1.2～3V之间较为合适，可以通过串接电阻的方式来降低OUT端口过高的电压。以下是选用0wn嘉泰姆
电阻阻值的计算方式：0wn嘉泰姆
系统驱动电压：DC0wn嘉泰姆
单个LED导通压降：Vled0wn嘉泰姆
串联LED个数：n0wn嘉泰姆
恒流值：Iout0wn嘉泰姆
恒流电压：1.5V0wn嘉泰姆
电阻：R0wn嘉泰姆
R=（DC-1.5V -Vled×n）÷ Iout0wn嘉泰姆
例：系统供电：DC12V，单个LED导通压降：2V，串联LED个数：3，恒流值：12mA，根据上述公式0wn嘉泰姆
计算可得：R=（12V-1.5V-2V×3）÷12 mA≈375Ω，只需在OUT端口串联 375Ω左右的电阻即可。实际0wn嘉泰姆
应用中，当灯条较长，离电源接入点远的位置VCC会下降，如果R/G/B端口电压没有到达恒流拐点电0wn嘉泰姆
压，会出现输出达不到额定恒流值，此时可以通过提高恒流电压值，比如提高到 3V，可以减少受上述0wn嘉泰姆
影响的灯，或者工程上增加电源接入点，确保供电电压下降幅度较小。0wn嘉泰姆

6.3.       输出扩流设计

       如需更大驱动电流，可将RGB三个OUT端口短接使用。每短接一个端口，最大输出电流增加12mA，三路全短接后最大可达36mA。软件需同时控制三组寄存器以实现精确电流调节。0wn嘉泰姆
      CXLE87198 每个OUT端口恒定输出 12mA电流，如果用户需要扩大驱动电流，可将RGB三个OUT端口短接0wn嘉泰姆
后使用，每短接一个OUT端口，最大恒流值将增加 12mA，将三个OUT端口全部短接后最大恒流值可达 360wn嘉泰姆
mA。此方法需软件同时配合控制，分别写三组寄存器值，即可实现精确的电流控制和较大的驱动电0wn嘉泰姆
流。0wn嘉泰姆

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6.4.    恒流曲线0wn嘉泰姆

       将 CXLE87198应用到 LED产品设计上时，通道间甚至芯片间的电流差异极小，当负载端电压发生变化0wn嘉泰姆
时，其输出电流的稳定性不受影响，恒流曲线如下图所示：0wn嘉泰姆
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七、刷新率计算

      以800KHz数据速率为例，每像素点传输时间为30μs。若系统中有1000颗像素点，则整体刷新时间为30ms，刷新率约为33Hz，满足多数装饰照明需求。具体对应关系如下：0wn嘉泰姆

像素点数	刷新时间（ms）	刷新率（Hz）
1~400	12	83
1~800	24	41
1~1000	30	33

数据刷新时间是根据一个系统中级联了多少像素点来计算的，一组RGB通常为一个像素（或一0wn嘉泰姆
段），一颗CXLE87198芯片可以控制一组RGB。0wn嘉泰姆
按照正常模式计算：0wn嘉泰姆
1bit数据周期为 1.25μs（频率 800KHz），一个像素数据包括R（8bit）、G（8bit）、B（8bit）0wn嘉泰姆
共 24bit，传输时间为 1.25μs×24=30μs。如果一个系统中共有 1000 个像素点，一次刷新全部显示0wn嘉泰姆
的时间为 30μs×1000=30ms（忽略Reset信号时间），即一秒钟刷新率为：1÷30ms≈33Hz。0wn嘉泰姆
以下是级联点数对应最高数据刷新率表格：0wn嘉泰姆

八、封装与尺寸

          CXLE87198提供SOP8和倒装两种主流封装形式。SOP8封装尺寸为5.10mm×4.70mm，倒装芯片尺寸为470μm×440μm，PAD尺寸为65×65μm，适合灯芯一体化集成设计。0wn嘉泰姆

8.2.     芯片内部脚位图0wn嘉泰姆
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1、芯片尺寸：470um * 440um0wn嘉泰姆
2、PAD顶层铝厚度为 3.6um0wn嘉泰姆
3、注意芯片的衬底必须悬空或者接GND0wn嘉泰姆
8.4.    PAD坐标0wn嘉泰姆
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8.5.   倒装示意图0wn嘉泰姆
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九、适用场景

•   RGB点光源、像素屏0wn嘉泰姆

•   LED护栏管、轮廓灯带0wn嘉泰姆

•   建筑立面亮化、幕墙照明0wn嘉泰姆

•   广告标识、装饰照明系统0wn嘉泰姆

•   舞台灯光、娱乐照明0wn嘉泰姆

十、结语

        CXLE87198凭借其宽压输入支持、高精度恒流输出、灵活封装选项与强大的级联容错能力，在LED装饰照明领域展现出卓越的综合性能。无论是复杂电源环境下的系统设计，还是高密度高可靠性的像素控制需求，该芯片都能提供稳定、高效的驱动解决方案。0wn嘉泰姆

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