CXLE87198單線三通道LED恒流驅動芯片全面解析

在LED裝飾照明系統中，驅動芯片的輸入靈活性、輸出穩定性與封裝多樣性成為方案選型的關鍵考量。CXLE87198作為一款支持寬壓輸入、多封裝形式的單線三通道LED恒流驅動芯片，不僅具備12mA高精度輸出、4096級PWM調光、雙通道數字接口等特性，還支持9~12V寬電壓輸入與SOP8/倒裝/燈芯一體多種封裝，極大拓展了其應用場景與設計靈活性。本文將深入剖析CXLE87198的技術特點、電氣參數、典型應用及設計要點，助力工程師實現高效、可靠的LED照明系統設計。

一、產品概述

CXLE87198是一款基于功率CMOS工藝打造的單線三通道LED恒流驅動芯片。其核心特點在于內置5.5V穩壓電路，支持9~12V寬電壓輸入，并通過外接簡單電阻即可實現電源適配，極大提升了系統電源設計的靈活性。芯片集成DIN與FDIN雙路數字輸入接口，支持信號自動切換與DO口級聯輸出，即使在多芯片級聯系統中出現單點故障，也不影響后續芯片正常工作，系統容錯能力顯著增強。

該芯片內部集成MCU單線雙通道數字接口、數據鎖存器、三路LED恒流驅動及PWM輝度控制電路，適用于護欄管、點光源、廣告標識、建筑亮化等多種LED裝飾照明場景。

二、核心功能特點

• 寬電壓輸入支持：內置5.5V穩壓，外接電阻后可支持9~12V輸入，適應多種電源環境；

• 高精度恒流輸出：每路輸出固定為12mA，通道一致性好；

• PWM輝度控制：支持4096級灰度調節，實現平滑色彩與亮度過渡；

• 雙通道輸入與級聯輸出：DIN/FDIN可切換輸入，DO口自動整形轉發，信號無衰減；

• 功耗待機：待機電流低至200μA，無信號超1秒自動進入省電模式；

• 多封裝選項：提供SOP8、倒裝、燈芯一體等多種封裝形式；

• 高抗靜電能力：HBM模式ESD耐壓達4000V，適應復雜應用環境。

三、電氣特性與工作條件

CXLE87198在推薦工作電壓4.5V~6.5V范圍內表現穩定，其DIN/FDIN輸入高電平門檻為3.5V，低電平門檻為1.0V，具備良好的噪聲容限。OUT端口輸出恒流為12mA，漏電流低于0.5μA，確保LED在關閉狀態下無微光現象。

芯片支持800KHz數據傳輸速率，PWM輸出頻率為3.6KHz，傳輸延遲時間僅為170ns，響應迅速，適合動態顯示與高速刷新場景。

3.1. 極限參數

（1）以上表中這些等級，芯片在長時間使用條件下，可能造成器件性傷害，降低器件的可靠性。我們不建議在其它任何條件下，芯片超過這些極限參數工作；（2）所有電壓值均相對于系統地測試。

3.2. 推薦工作條件

3.3. 電氣特性

3.4. 開關特性

3.5. 時序特性

（1）0 碼或 1 碼周期在 1.25μs（頻率 800KHz）至 2.5μs（頻率 400KHz）范圍內，芯片均可正常工作，但是 0 碼和 1 碼高電平時間必須符合上表中相應數值范圍；（2）不需復位時，字節之間的低電平時間不要超過 50μs，否則芯片可能復位，復位后又重新接收數據，無法實現數據正確傳送。

3.6. 功能說明        芯片上電復位后，開始接收顯示數據，接收完 24bit后，DO端口開始轉發DIN或FDIN端繼續發來的數據，為下顆級聯芯片提供顯示數據。在轉發數據之前，DO端口一直為低電平。如果DIN或FDIN端輸入Reset復位信號，芯片OUT端口將根據接收到的 24bit顯示數據輸出相應占空比的PWM波形，且芯片重新等待接收新的數據，在接收完開始的 24bit數據后，通過DO端口轉發數據，芯片在沒有接收到Reset信號前，OUTR、OUTG、OUTB原輸出保持不變。芯片具備低功耗待機模式，如果接收的 24bit顯示數據全為 0，則芯片進入低功耗待機模式；如果接收的 24bit顯示數據不全為 0，則芯片進入普通模式。

當芯片超過 1s沒有接收到DIN/FDIN的顯示數據，則芯片自動進入低功耗模式。處于低功耗模式中，芯片接收到正常的非全 0 數據幀則會進入普通模式進行顯示輸出。芯片采用自動整形轉發技術，信號不會失真衰減。對于所有級聯在一起的芯片，數據傳輸的周期是一致的。

3.6.1 一幀完整數據結構

D1、D2、D3、D4、……、Dn數據格式相同，D1 表示級聯第 1 顆芯片的顯示數據包，Dn表示級聯第n顆芯片的顯示數據包，每個顯示數據包包含 24bit數據位。Reset表示復位信號，低電平有效。

3.6.2 Dn 的數據格式

每個顯示數據包包含 8×3bit數據位，高位先發。R[7:0]:用于設置OUTR輸出的PWM占空比。全 0 碼為關斷，全 1 碼為占空比**，256 級可調。G[7:0]:用于設置OUTG輸出的PWM占空比。全 0 碼為關斷，全 1 碼為占空比**，256 級可調。B[7:0]:用于設置OUTB輸出的PWM占空比。全 0 碼為關斷，全 1 碼為占空比**，256 級可調。

3.6.3 數據接收和轉發

其中S1為控制器Di端口發送的數據，S2、S3、S4 為級聯CXLE87198轉發的數據。控制器Di和Fi2 端口數據結構：D1D2D3D4……Dn；控制器Fi端口數據結構：DxD1D2D3D4……Dn；其中Dx為任意 24bit數據位。

     芯片級聯時數據接收和轉發過程如下：控制器發送數據包D1，芯片 1 接收組 24bit，此時芯片 1 無轉發；然后控制器發送數據包D2，芯片 1 接收第二組 24bit，由于芯片 1 已經存有一組24bit，因此，芯片 1 通過DO把第二組 24bit轉發給芯片 2，芯片 2 接收芯片 1 轉發來的數據包D2，此時芯片 2 無轉發；然后控制器發送數據包D3，芯片 1 又把接收到的第三組 24bit轉發給芯片 2，由于芯片 2 已經存有第二組 24bit，因此，芯片 2 又把第三組 24bit轉發給芯片 3,芯片 3 接收到第三組24bit；依此類推，級聯的所有芯片將得到各自的顯示數據。此時如果控制器發送一個Reset信號，所有芯片將會復位并把各自接收到的 24bit數據解碼后控制OUT端口輸出，完成一個數據刷新周期，芯片又回到接收準備狀態。Reset低電平有效，保持低電平時間大于 200μs，芯片復位。

四、電源配置與設計建議

CXLE87198支持5V直接供電，也可通過外接電阻適配9~12V寬壓輸入。電阻計算公式如下：

R = (DC - 5.5V) ÷ 10mA

其中DC為電源電壓。典型配置如下：

此外，為防止帶電插拔導致引腳損壞，建議在DIN、DO等信號線上串接100Ω保護電阻，并在每顆芯片VDD與GND間布置104退耦電容，走線應盡量短以確保穩定性。

五、級聯控制與數據協議

芯片采用單線串行通信協議，每像素點需接收24位RGB數據（各8位），支持256級PWM調光。復位信號（Reset）為低電平有效，持續時間需大于200μs。

數據幀結構為連續發送各芯片的24位數據包，最后跟隨一個復位信號。芯片在接收完自身數據后自動轉發后續數據，實現無縫級聯。若超過1秒未接收到有效數據，芯片自動進入低功耗待機模式。

六、典型應用與擴展功能

6.1. 典型應用電路

a)、5V 應用電路

為防止產品在測試時帶電插拔產生的瞬間高壓導致芯片信號輸入輸出引腳損壞，應該在信號輸入及輸出腳串接 100Ω保護電阻。此外，圖中各芯片的 104 退耦電容不可缺少，且走線到芯片的 VDD 和GND 腳應盡量短，以達到最佳的退耦效果，穩定芯片工作。

6.2. 恒流輸出優化

為確保芯片工作在最佳恒流狀態，建議OUT端口電壓控制在1.2~3V之間。輸出串聯電阻計算公式如下：

R = (DC - 1.5V - Vled × n) ÷ Iout

例如：系統供電12V，LED導通壓降2V，串聯3顆LED，恒流值12mA，則：

R = (12 - 1.5 - 2×3) ÷ 0.012 ≈ 375Ω

CXLE87198 為恒流驅動，根據恒流曲線可知，當OUT端口電壓達到 0.8V就會進入恒流狀態。但并非電壓越高越好，電壓越高，芯片的功耗就越大，發熱也越嚴重，降低整個系統的可靠性。建議OUT端口開通時電壓在 1.2～3V之間較為合適，可以通過串接電阻的方式來降低OUT端口過高的電壓。以下是選用電阻阻值的計算方式：系統驅動電壓：DC單個LED導通壓降：Vled串聯LED個數：n恒流值：Iout恒流電壓：1.5V電阻：RR=（DC-1.5V -Vled×n）÷ Iout例：系統供電：DC12V，單個LED導通壓降：2V，串聯LED個數：3，恒流值：12mA，根據上述公式計算可得：R=（12V-1.5V-2V×3）÷12 mA≈375Ω，只需在OUT端口串聯 375Ω左右的電阻即可。

        實際應用中，當燈條較長，離電源接入點遠的位置VCC會下降，如果R/G/B端口電壓沒有到達恒流拐點電壓，會出現輸出達不到額定恒流值，此時可以通過提高恒流電壓值，比如提高到 3V，可以減少受上述影響的燈，或者工程上增加電源接入點，確保供電電壓下降幅度較小。

6.3. 輸出擴流設計

如需更大驅動電流，可將RGB三個OUT端口短接使用。每短接一個端口，**輸出電流增加12mA，三路全短接后**可達36mA。軟件需同時控制三組寄存器以實現**電流調節。CXLE87198 每個OUT端口恒定輸出 12mA電流，如果用戶需要擴大驅動電流，可將RGB三個OUT端口短接后使用，每短接一個OUT端口，**恒流值將增加 12mA，將三個OUT端口全部短接后**恒流值可達 36mA。此方法需軟件同時配合控制，分別寫三組寄存器值，即可實現**的電流控制和較大的驅動電流。

6.4. 恒流曲線

將 CXLE87198應用到 LED產品設計上時，通道間甚至芯片間的電流差異極小，當負載端電壓發生變化時，其輸出電流的穩定性不受影響，恒流曲線如下圖所示：

七、刷新率計算

以800KHz數據速率為例，每像素點傳輸時間為30μs。若系統中有1000顆像素點，則整體刷新時間為30ms，刷新率約為33Hz，滿足多數裝飾照明需求。具體對應關系如下：

數據刷新時間是根據一個系統中級聯了多少像素點來計算的，一組RGB通常為一個像素（或一段），一顆CXLE87198芯片可以控制一組RGB。按照正常模式計算：1bit數據周期為 1.25μs（頻率 800KHz），一個像素數據包括R（8bit）、G（8bit）、B（8bit）共 24bit，傳輸時間為 1.25μs×24=30μs。如果一個系統有 1000 個像素點，一次刷新全部顯示的時間為 30μs×1000=30ms（忽略Reset信號時間），即一秒鐘刷新率為：1÷30ms≈33Hz。以下是級聯點數對應最高數據刷新率表格：

八、封裝與尺寸

CXLE87198提供SOP8和倒裝兩種主流封裝形式。SOP8封裝尺寸為5.10mm×4.70mm，倒裝芯片尺寸為470μm×440μm，PAD尺寸為65×65μm，適合燈芯一體化集成設計。

九、適用場景

• RGB點光源、像素屏

• LED護欄管、輪廓燈帶

• 建筑立面亮化、幕墻照明

• 廣告標識、裝飾照明系統

• 舞臺燈光、娛樂照明

十、結語

CXLE87198憑借其寬壓輸入支持、高精度恒流輸出、靈活封裝選項與強大的級聯容錯能力，在LED裝飾照明領域展現出**的綜合性能。無論是復雜電源環境下的系統設計，還是高密度高可靠性的像素控制需求，該芯片都能提供穩定、高效的驅動解決方案。

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