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CXLE87191 18通道LED驱动芯片：精密照明控制的理想解决方案

           在当今的智能设备与家电产品中，LED照明已成为提升用户体验的关键要素。嘉泰姆半导体推出的CXLE87191 18通道恒流LED驱动芯片，以其精密的电流控制、灵活的调光功能和紧凑的封装设计，为移动设备、智能家电和装饰照明提供了完整的LED驱动解决方案。这款芯片支持256阶线性电流调节，每通道最大输出38mA，通过标准的I2C接口实现精确的亮度控制，满足各种高端照明应用的需求。cDR嘉泰姆

一，产品概述与核心优势

         CXLE87191是一款集成了18个独立LED驱动通道的高性能恒流驱动芯片，采用先进的功率CMOS工艺制造。每个通道都具有独立的PWM控制能力，支持256级辉度调节，可实现平滑的亮度过渡和复杂的照明效果。芯片工作电压范围从2.7V到5.5V，兼容各种移动设备和电池供电应用。cDR嘉泰姆

该芯片内置复位寄存器和地址自加功能，支持通过I2C接口进行灵活配置。用户可通过外部电阻精确设定最大输出电流，配合PWM占空比调节，实现从完全关闭到最大亮度的精细控制。芯片提供QFN-24（4mm×4mm）和SOP-24两种封装形式，满足不同应用场景的空间要求。cDR嘉泰姆

二，关键特性与技术参数

2.1  精密驱动与控制

•    通道数量：18个独立恒流输出通道cDR嘉泰姆

•    电流调节：256阶线性PWM调节，实现精细亮度控制cDR嘉泰姆

•    最大输出：每通道最高38mA恒流输出cDR嘉泰姆

•    电流设定：通过外部电阻（R_EXT）精确设定最大电流cDR嘉泰姆

•    供电范围：2.7V至5.5V宽电压工作cDR嘉泰姆

2.2   智能接口与高效控制

•    控制接口：标准I2C接口，最高400kHz通信速率cDR嘉泰姆

•    从机地址：固定地址"1010 1000"，支持多设备级联cDR嘉泰姆

•    地址自加：自动地址递增，简化多字节数据传输cDR嘉泰姆

•     关断模式：支持软硬件关断，关断电流仅3.1μAcDR嘉泰姆

2.3   可靠性与兼容性

•    工作温度：-40℃至+85℃工业级温度范围cDR嘉泰姆

•    ESD保护：4kV HBM静电防护等级cDR嘉泰姆

•    封装选项：QFN-24和SOP-24两种封装cDR嘉泰姆

•    热管理：QFN封装提供散热焊盘，优化热性能cDR嘉泰姆

三，寄存器结构与控制逻辑

CXLE87191通过精心设计的寄存器体系实现灵活的LED控制：cDR嘉泰姆

3.1.   核心功能寄存器

•    关断寄存器（00h）：控制软关断模式，实现超低功耗待机cDR嘉泰姆

•    PWM寄存器（01h-12h）：18个通道的256级亮度控制cDR嘉泰姆

•    LED控制寄存器（13h-15h）：各通道的开关状态控制cDR嘉泰姆

•    更新寄存器（16h）：触发配置更新，确保同步输出cDR嘉泰姆

•    复位寄存器（17h）：全局复位功能，恢复默认状态cDR嘉泰姆

3.2.  电流计算公式

最大输出电流由外部电阻R_EXT精确设定：cDR嘉泰姆

其中VEXT​=1.3V，推荐R_EXT最小值为2kΩ。cDR嘉泰姆

PWM调光下的平均输出电流计算：cDR嘉泰姆

四，典型应用场景

CXLE87191凭借其优异的性能和灵活的配置能力，在多个领域展现出强大优势：cDR嘉泰姆

4.1  移动设备与消费电子

♦   智能手机：呼吸灯、通知指示灯、背光控制cDR嘉泰姆

♦   平板电脑：状态指示、装饰照明cDR嘉泰姆

♦   可穿戴设备：多彩指示灯、用户反馈cDR嘉泰姆

4.2   智能家电与家居

♦   家电面板：操作指示、状态显示cDR嘉泰姆

♦   智能家居：环境照明、情景模式cDR嘉泰姆

♦   游戏外设：RGB灯效、自定义照明cDR嘉泰姆

4.3   专业显示与装饰

♦   仪器仪表：多状态指示、报警显示cDR嘉泰姆

♦   广告装饰：点阵显示、色彩变幻cDR嘉泰姆

♦   建筑照明：轮廓装饰、色彩控制cDR嘉泰姆

4.4、pwm控制cDR嘉泰姆

（1）PWM寄存器（01h~12h）可以通过 256 级调制 18 个通道的LED亮度。 例如，如果PWM寄存器中的cDR嘉泰姆
数据为“0000 0100”，则PWM是第四级。cDR嘉泰姆
（2）将新数据连续写入寄存器可以调制LED的亮度以实现呼吸效果。cDR嘉泰姆
（3）OUT1~OUT18 的最大输出电流可通过外部电阻REXT进行调整，如下所述cDR嘉泰姆
公式（2）。cDR嘉泰姆

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x = 58.5, VOUT = 0.8V, VEXT = 1.3V。   cDR嘉泰姆
推荐REXT的最小值为 2kΩcDR嘉泰姆

4.5、辉阶校正cDR嘉泰姆

     为了获得更好的可视LED呼吸效果，我们建议使用辉阶校正的PWM值来设置LED强度。 不仅可以cDR嘉泰姆
使LED强度设置的步骤数减少，还使得强度的变化让人眼看起来更线性。cDR嘉泰姆
辉阶校正（也称为辉阶压缩或编码）用于编码线性亮度以匹配显示器的非线性特性。由于CXLE87191cDR嘉泰姆
可以用 256 步调制LED的亮度，当计算每个后续LED强度设置时，可以应用辉阶校正功能，使得亮度的cDR嘉泰姆
变化与人眼的亮度曲线相匹配。cDR嘉泰姆
表 7  匹配 256 个PWM等级的 32 等级的辉阶cDR嘉泰姆
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        选择更多的辉阶等级可提供更线性的呼吸效果。 这对于长时间的呼吸循环很有用。 推荐配置由呼cDR嘉泰姆
吸周期T定义。当T = 1s时，选择 32 级的辉阶等级，当T = 2s时，选择 64 级的辉阶等级。 用户必须决cDR嘉泰姆
定最终的辉阶等级，不仅要由LED本身决定，还要根据成品的视觉性能来决定。cDR嘉泰姆
表 8   匹配 256 个PWM等级的 64 等级的辉阶cDR嘉泰姆
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注：32 级的辉阶等级的数据是标准值，64 级的辉阶等级的数据是推荐值。cDR嘉泰姆

4.6、关断模式cDR嘉泰姆

关断模式可以用作降低功耗或产生闪烁显示（重复进入和退出关闭模式）的手段。 在关断模式下，cDR嘉泰姆
所有寄存器都保留其数据。cDR嘉泰姆

4.7、软件关断cDR嘉泰姆

     通过将配置寄存器（00h）的SSD位设置为“0”，CXLE87191 将在软件关闭模式下工作，其中它们仅cDR嘉泰姆
消耗3.1μ A（典型值）电流。 当CXLE87191 处于软件关闭模式时，所有电流源都将关闭。cDR嘉泰姆

4.8、硬件关断cDR嘉泰姆

当把SDB引脚拉低时芯片进入硬件关断模式。cDR嘉泰姆

五，辉阶校正与视觉效果优化

        为实现更符合人眼感知的亮度变化，CXLE87191支持辉阶校正功能。该功能通过非线性亮度编码，使LED的亮度变化在人眼感知上更加线性自然。cDR嘉泰姆

推荐辉阶配置

►   32级辉阶：适用于1秒呼吸周期，提供平滑的亮度过渡cDR嘉泰姆

►   64级辉阶：适用于2秒或更长呼吸周期，实现更细腻的效果cDR嘉泰姆

辉阶校正不仅提升了视觉效果，还允许根据具体应用需求优化亮度曲线，确保在不同照明环境下都能获得最佳的视觉体验。cDR嘉泰姆

六，系统设计指南

6.1.   典型应用电路

在标准应用中，建议采用以下配置：cDR嘉泰姆

♦   电源去耦：VCC引脚附近放置1μF和100nF电容cDR嘉泰姆

♦   I2C上拉：SDA和SCL线配置4.7kΩ上拉电阻cDR嘉泰姆

♦   电流设定：根据需求选择R_EXT电阻值（2kΩ-10kΩ）cDR嘉泰姆

♦   热管理：QFN封装的散热焊盘应可靠接地cDR嘉泰姆

6.2.   布局建议

6.2.1.   电源完整性：确保VCC和GND走线足够宽，减少电压降cDR嘉泰姆

6.2.2.  信号完整性：I2C信号线尽量短，避免平行高速信号cDR嘉泰姆

6.2.3.   热设计：在大电流应用时，提供足够的铜箔面积散热cDR嘉泰姆

6.2.4.   EMI防护：芯片应远离高频天线等干扰源cDR嘉泰姆

七，软件实现

通过标准的I2C协议，可以轻松实现各种照明效果：cDR嘉泰姆

•  呼吸效果：循环改变PWM值，实现平滑亮度变化cDR嘉泰姆

•  追逐效果：在不同通道间顺序切换LED状态cDR嘉泰姆

•  色彩混合：通过RGB通道组合，实现全彩效果cDR嘉泰姆

•  情景模式：预存多种亮度配置，快速切换cDR嘉泰姆
7.1.   I2C总线说明：cDR嘉泰姆

（1）CXLE87191 使用符合I2C协议的串行总线，有两根控制线SDA和SCL。CXLE87191 的从机地址是“1010cDR嘉泰姆
1000”。它只支持写操作。cDR嘉泰姆
（2）SCL线是单向的，SDA线双向（开漏输出）的带上拉电阻的（通常为 4.7kΩ ）。I2C标准规定的最cDR嘉泰姆
大时钟频率是400kHZ。这里说的是主机是MCU，从机是CXLE87191。cDR嘉泰姆
（3）I2C的时序图如图 3 所示。SDA锁存在SCL的稳定高电平上。当没有接口活动时，SDA线应保持高cDR嘉泰姆
电平。cDR嘉泰姆
（4）起始信号是在SCL线为高时，通过拉低SDA线来产生。起始信号将提醒连接到I2C总线的所有设备cDR嘉泰姆
根据自己的芯片地址检查传入地址。cDR嘉泰姆
（5）接下来发送 8 位芯片地址，先发最高位。SCL线为高电平时，每个地址位必须稳定。cDR嘉泰姆
（6）在最后一位芯片地址位发送完成后，主机检测来自CXLE87191 的应答。然后主机发送一个SCL脉冲。cDR嘉泰姆
如果CXLE87191 已正确收到地址，然后它在SCL脉冲期间保持SDA线为低电平。如果SDA线不是低电平，cDR嘉泰姆
则主机应发送“STOP”信号（稍后讨论）并中止转移。cDR嘉泰姆
（7）在确认CXLE87191应答后，发送寄存器地址字节，先发最高位。CXLE87191必须产生另一个应答，表明已cDR嘉泰姆
收到寄存器地址。cDR嘉泰姆
（8）然后接下来发送 8 位数据字节，先发最高位。当SCL电平稳定为高电平时，每个数据位应有效。cDR嘉泰姆
发送数据字节后，CXLE87191必须产生另一个应答表示已收到数据。cDR嘉泰姆
（9）“STOP”信号结束传输。 发出“停止”信号，当SCL信号为高电平时，SDA信号变为高电平。cDR嘉泰姆

7.2.   地址自动增加cDR嘉泰姆

        要将多个字节的数据写入CXLE87191，请加载第一个数据字节所针对的数据寄存器的地址。在CXLE87191cDR嘉泰姆
确认接收数据字节期间，内部地址指针将递增1。发送到CXLE87191的下一个数据字节将放在新地址中，依cDR嘉泰姆
此类推。只要数据一直写入CXLE87191，地址就将一直自动递增（图6）。cDR嘉泰姆

7.3.   寄存器定义cDR嘉泰姆

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16h  PWM更新寄存器cDR嘉泰姆
数据发送到PWM寄存器和LED控制寄存器将存储在临时寄存器中。需要对更新寄存器执行 8 位值的写cDR嘉泰姆
操作以更新寄存器（01h~15h）。cDR嘉泰姆
17h  复位寄存器cDR嘉泰姆
用户将 8 位数据写入复位寄存器后，CXLE87191会将所有寄存器复位为默认值。初始上电时，CXLE87191cDR嘉泰姆
寄存器将复位为默认值，以显示空白。cDR嘉泰姆

八，电气特性cDR嘉泰姆
        8.1.     极限工作条件

（1）芯片长时间工作在上述极限参数条件下，可能造成器件可靠性降低或永久性损坏，不建cDR嘉泰姆
议实际使用时任何一项参数达到或超过这些极限值。cDR嘉泰姆
（2）所有电压值均相对于系统地测试。cDR嘉泰姆

8.2.    电气特性

8.3.  开关特性

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注释 1：推荐REXT 的最小值是 2k Ω，否则可能导致一个大电流cDR嘉泰姆
注释 2：由设计保证cDR嘉泰姆
注释 3：Cb=一根总线上的总电容(pF)。ISINK≤6mA。t 和t 在 0.3*Vcc和 0.7*Vcc之间测量所得。

九，性能优势详解

8.1.  精确的电流匹配

CXLE87191在各通道间提供优异的电流一致性，确保LED亮度均匀。即使在输出电压变化时，恒流特性也能保持稳定的光输出。cDR嘉泰姆

8.2.  高效的功耗管理

芯片支持多种低功耗模式，在关断状态下仅消耗3.1μA电流，特别适合电池供电设备。软关断功能允许通过软件控制进入低功耗状态，无需改变硬件配置。cDR嘉泰姆

8.3.  灵活的系统扩展

通过I2C地址自加功能，可以轻松实现多芯片级联，构建大规模的LED阵列系统。自动整形转发确保信号在长距离传输中保持完整性。cDR嘉泰姆

十，封装信息

CXLE87191提供两种封装选项：cDR嘉泰姆

♦   QFN-24：4mm×4mm超紧凑封装，适合空间受限应用cDR嘉泰姆

♦   SOP-24：标准封装，便于生产和维修cDR嘉泰姆

两种封装均符合ROHS标准，提供良好的散热性能和焊接可靠性。cDR嘉泰姆
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十一，结语

      嘉泰姆半导体的CXLE87191 18通道LED恒流驱动芯片，以其精密的电流控制、灵活的调光功能和紧凑的封装设计，为现代电子设备的LED照明提供了完整而高效的解决方案。无论是简单的状态指示还是复杂的装饰照明，CXLE87191都能提供稳定可靠的性能表现。其256级PWM调光、辉阶校正和低功耗特性，使其成为高端照明应用的理想选择。cDR嘉泰姆

     如需获取详细技术文档、参考设计或申请样品，欢迎访问嘉泰姆官方网站：jtm-ic.com。我们的技术团队将为您提供专业的技术支持和完善的解决方案。cDR嘉泰姆

十二，相关芯片选择指南                      更多同类产品.....cDR嘉泰姆

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