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CXLE87197高精度可调恒流LED驱动芯片全面解析

          在LED显示与装饰照明领域，对驱动芯片的精度、灵活性与可靠性要求日益提升。CXLE87197作为一款集可调恒流输出、65536级真实灰度、双通道级联通信于一体的高性能LED驱动芯片，以其卓越的性能和灵活的配置能力，成为点光源、护栏管、室内外大屏等高端应用的理想选择。本文将深入解析CXLE87197的技术特性、控制协议、应用设计及系统优化方案，为工程师提供完整的参考指南。oWi嘉泰姆

一、产品概述

         CXLE87197是一款专为高端LED照明系统设计的单线三通道恒流驱动芯片，采用灯芯一体封装，集成MCU单线数字接口、数据锁存器、LED恒流驱动与PWM辉度控制电路。芯片支持DIN与FDIN双通道输入，以及DO1与DO2双路数据输出，具备强大的级联容错能力，即使在链路中某颗芯片损坏，也不影响后续芯片正常工作。oWi嘉泰姆

          该芯片最大亮点在于支持每通道2mA~17mA共127级电流可调，并具备65536级真实灰度输出能力，结合1.2MHz高速数据传输与双路转发架构，可满足高刷新率、高灰度等级的显示与照明需求。oWi嘉泰姆

二、核心功能特点

•   宽电压工作范围：3.5V~5.5V，适应多种系统电源设计；oWi嘉泰姆

•   可调恒流输出：每通道电流2mA~17mA，127级可调，公式如下：oWi嘉泰姆
        I(mA) = 2 + 15 × (D - 1) / 126 （D=1~127）；oWi嘉泰姆

•   高精度灰度控制：RGB三通道均支持65536级PWM调光，色彩过渡平滑；oWi嘉泰姆

•   双通道输入与双路输出：支持DIN/FDIN自动或手动切换，DO1/DO2双路转发，系统可靠性高；oWi嘉泰姆

•   超高数据传输速率：1.2MHz通信频率，支持高密度像素系统；oWi嘉泰姆

•   低功耗待机模式：待机电流低至190μA，支持自动与指令唤醒；oWi嘉泰姆

•   高精度电流输出：通道间误差≤±3%，芯片间误差≤±5%；oWi嘉泰姆

•   多种工作模式：支持正常模式、DIN模式、FDIN模式与测试模式。oWi嘉泰姆

三、电气特性与工作条件

       CXLE87197在推荐工作电压范围内表现稳定，其DIN/FDIN输入高电平门槛为2.8V，低电平门槛为1.0V，具备良好的噪声容限。OUT端口输出电流可在2mA~17mA范围内精确调节，漏电流低于0.3μA，确保LED在关闭状态下无微光现象。oWi嘉泰姆

         芯片支持1.2MHz数据传输速率，PWM输出频率为4kHz，传输延迟时间仅为150ns，响应迅速，适合高速动态显示场景。oWi嘉泰姆

3.1.  极限参数oWi嘉泰姆
（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。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；oWi嘉泰姆
（2）所有电压值均相对于系统地测试。oWi嘉泰姆
3.2.   推荐工作条件oWi嘉泰姆
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3.3.   电气特性oWi嘉泰姆
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3.4.    开关特性oWi嘉泰姆
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3.5.  时序特性oWi嘉泰姆
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（1）0 码或 1 码周期在 830ns（频率 1.2MHz）至 2.5us（频率 400KHz）范围内，芯片均可正常工作，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；oWi嘉泰姆
（2）不需复位时，字节之间的低电平时间不要超过 25us，否则芯片可能复位，复位后又重新接收数据，无法实现数据正确传送。oWi嘉泰姆
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四、控制协议与数据格式

4.1. 工作模式配置

芯片支持四种工作模式，通过48位命令码（前24位命令+后24位反码）配置：oWi嘉泰姆

•   0xFFFFFF_000000：正常工作模式，DIN/FDIN自动切换；oWi嘉泰姆
        芯片配置为正常工作模式。在此模式下，首次默认DIN接收显示数据，芯片检测到该端口有信oWi嘉泰姆
号输入则一直保持该端口接收，如果超过 160ms未接收到数据，则切换到FDIN接收数据，芯片检测oWi嘉泰姆
到该端口有信号输入则一直保持该端口接收，如果超过 160ms未接收到数据，则再次切换到DIN接oWi嘉泰姆
收显示数据。DIN和FDIN依次循环切换，接收显示数据。oWi嘉泰姆

•   0xFFFFFA_000005：DIN工作模式，仅接收DIN数据；oWi嘉泰姆
芯片配置为DIN工作模式，在此模式下，芯片只接收DIN端输入的显示数据，FDIN端数据无效。oWi嘉泰姆

•   0xFFFFF5_00000A：FDIN工作模式，仅接收FDIN数据；oWi嘉泰姆
芯片配置为FDIN工作模式，在此模式下，芯片只接收FDIN端输入的显示数据，DIN端数据无效。oWi嘉泰姆

•   0xFFFFF0_00000F：测试模式。oWi嘉泰姆
芯片配置为测试模式oWi嘉泰姆

4.2.    显示数据

          芯片上电复位并接收模式设置命令后，开始接收恒流值设置命令，然后接收显示数据，接收完 48bitoWi嘉泰姆
后，DO1 和DO2 端口开始转发DIN或FDIN端继续发来的数据，为下颗级联芯片提供显示数据。在转发数据oWi嘉泰姆
之前，DO1 和DO2 端口一直为低电平。如果DIN或FDIN端输入Reset复位信号，芯片OUT端口将根据接收到oWi嘉泰姆
的 48bit显示数据输出相应占空比的PWM波形，且芯片重新等待接收新的数据，在接收完开始的 48bitoWi嘉泰姆
数据后，通过DO端口转发数据，芯片在没有接收到Reset信号前，R、G、B原输出保持不变。oWi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，数据传输的周期是oWi嘉泰姆
一致的。oWi嘉泰姆

4.3. 数据帧结构

完整数据帧结构如下：oWi嘉泰姆

| C1 | C2 | C3 | D1 | D2 | ... | Dn | Reset |oWi嘉泰姆

•   C1/C2：模式设置命令；oWi嘉泰姆

•   C3：恒流值设置命令，每通道7位，共24位；oWi嘉泰姆

•   D1~Dn：各芯片的PWM设置命令，每通道16位，共48位；oWi嘉泰姆

•   Reset：复位信号，低电平有效，持续时间＞80μs。oWi嘉泰姆
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C1、C2 为模式设置命令，各包含 24bit 数据位，每个芯片都会接收并转发 C1、C2，其中oWi嘉泰姆
0xFFFFFF_000000 为正常工作模式命令，0xFFFFFA_000005 为 DIN 工作模式命令，0xFFFFF5_00000A 为oWi嘉泰姆
FDIN 工作模式命令,0XFFFFF0_00000F 为芯片测试模式命令，C3 为恒流值设置命令，每个芯片都会接收oWi嘉泰姆
并转发 C1、C2、C3。oWi嘉泰姆
D1、D2、D3、D4、……、Dn为各芯片的PWM设置命令。oWi嘉泰姆
Reset表示复位信号，低电平有效。oWi嘉泰姆

4.4. 恒流与PWM设置

•   C3命令：R[6:0]、G[6:0]、B[6:0]分别设置三通道输出电流，127级可调；oWi嘉泰姆

•   Dn命令：R[15:0]、G[15:0]、B[15:0]分别设置三通道PWM占空比，65536级可调。oWi嘉泰姆
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C3 命令包含 8×3bit数据位，高位先发，R7、G7、B7 固定设为 0。oWi嘉泰姆
R[6:0]:用于设置R输出恒流值。R[6:0]=000_0001 时为 2mA，全 1 码为 17mA，127 级可调。oWi嘉泰姆
G[6:0]:用于设置G输出恒流值。G[6:0]=000_0001 时为 2mA，全 1 码为 17mA，127 级可调。oWi嘉泰姆
B[6:0]:用于设置B输出恒流值。B[6:0]=000_0001 时为 2mA，全 1 码为 17mA，127 级可调。oWi嘉泰姆
（注意当三个通道的电流设置都为全 0 码，则是进入低功耗模式）oWi嘉泰姆

4.5.    Dn的数据格式oWi嘉泰姆

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BIT47……………………………………………………………………………………………………………………………BIT0oWi嘉泰姆
每个PWM设置命令包含 16×3bit数据位，高位先发,按照RGB的顺序发。oWi嘉泰姆
R[15:0]:用于设置R输出的PWM占空比。全 0 码为关断，全 1 码为占空比最大，65536 级可调。oWi嘉泰姆
G[15:0]:用于设置G输出的PWM占空比。全 0 码为关断，全 1 码为占空比最大，65536 级可调。oWi嘉泰姆
B[15:0]:用于设置B输出的PWM占空比。全 0 码为关断，全 1 码为占空比最大，65536 级可调。oWi嘉泰姆

4.6.   待机模式oWi嘉泰姆

       进入待机模式（低功耗模式），此处不需要增加额外的命令，只需要发送一次完整的数据帧(C1C2oWi嘉泰姆
正确)且把写电流时的C3 设置为全 0，来了复位码，即可进入低功耗模式，不需要持续发送待机命令。oWi嘉泰姆
进入低功耗模式三个通道的电流会关断，此时DO输出低电平；退出待机模式是发完整的数据帧时(C1C2oWi嘉泰姆
正确)把C3 设置为正常的电流档，接收完本级芯片数据之后，即可退出低功耗模式。oWi嘉泰姆

4.7.     数据接收和转发oWi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、Sn为级联CXLE87197 转发的数据。oWi嘉泰姆
控制器Di端口数据结构：C1C2C3D1D2D3D4……Dn；oWi嘉泰姆
控制器Fi端口数据结构：C1C2C3DxD1D2D3……Dn；oWi嘉泰姆
其中，Dx为任意 48bit数据位，而D1...Dn任意一个是 48bit的显示数据。oWi嘉泰姆
         芯片级联和数据传输并转发过程如下：控制器发送数据S1，芯片 1 接收C1,C2 和C3 进行校验，如果oWi嘉泰姆
命令正确，则转发C1，C2 和C3，同时吸收D1，如果此时没有Reset复位信号，芯片 1 将一直转发控制器oWi嘉泰姆
继续发来的数据；芯片 2 也接收C1，C2 和C3 进行校验，如果命令正确，则转发C1，C2 和C3，同时吸收oWi嘉泰姆
D2，如果此时没有Reset复位信号，芯片 2 将一直转发芯片 1 继续发来的数据。依此类推，直到控制器oWi嘉泰姆
发送Reset复位信号，完成一个数据刷新周期，芯片又回到接收准备状态。Reset低电平有效，保持低电oWi嘉泰姆
平时间大于 80us，芯片复位。其中Dn-0 表示Dn的高 24 位，Dn-1 表示Dn的低 24 位。oWi嘉泰姆

五、典型应用与系统设计

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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，应该在信号输入及oWi嘉泰姆
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 GNDoWi嘉泰姆
脚应尽量短，以达到最佳的退耦效果，稳定芯片工作。

5.2.     刷新率计算

以1.2MHz数据速率为例，每像素点传输时间为40μs。若系统中有400颗像素点，则整体刷新时间为16ms，刷新率约为62.5Hz，满足多数高动态显示需求。具体对应关系如下：oWi嘉泰姆

       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（或一段），oWi嘉泰姆
一颗CXLE87197芯片可以控制一组RGB。oWi嘉泰姆
按照正常模式计算：oWi嘉泰姆
1bit数据周期为 830ns（频率 1.2MHz），一个像素数据包括R（16bit）、G（16bit）、B（16bit）共oWi嘉泰姆
48bit，传输时间为 830ns×48≈40us。如果一个系统中共有 400 个像素点，一次刷新全部显示的时间oWi嘉泰姆
为 40us×400=16ms（忽略C1、C2 和Reset信号时间），即一秒钟刷新率为：1÷16ms=62.5Hz。oWi嘉泰姆
以下是级联点数对应最高数据刷新率表格：oWi嘉泰姆
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5.3.    低功耗控制oWi嘉泰姆

芯片支持指令与超时双模式待机：oWi嘉泰姆

•   指令待机：将C3命令中三通道电流值设为全0，芯片进入低功耗模式；oWi嘉泰姆

•   超时待机：超过160ms未接收到数据，自动进入待机模式；oWi嘉泰姆

•   唤醒方式：接收到有效的非全0数据帧即可自动唤醒。oWi嘉泰姆

5.4     恒流曲线oWi嘉泰姆
       将 CXLE87197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oWi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：oWi嘉泰姆

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5.5.    内部结构框图oWi嘉泰姆
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5.6.     输入输出等效电路oWi嘉泰姆

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六、封装与尺寸

       CXLE87197采用灯芯一体封装，芯片尺寸为400μm × 555μm，PAD尺寸为80×80μm，适用于高集成度LED模组设计。芯片衬底需悬空或接地，确保散热与电气安全。oWi嘉泰姆

6.1.管脚功能oWi嘉泰姆
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6.2.     芯片内部脚位图oWi嘉泰姆

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1、芯片尺寸：400um * 555umoWi嘉泰姆
2、PAD 顶层铝的厚度为 3.554umoWi嘉泰姆
3、注意芯片的衬底必须悬空或者接GNDoWi嘉泰姆

6.3.      PAD坐标oWi嘉泰姆

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七、适用场景

•   高密度RGB点光源、像素屏oWi嘉泰姆

•   LED护栏管、轮廓灯带oWi嘉泰姆

•   户内外全彩大屏、广告牌oWi嘉泰姆

•   建筑立面亮化、幕墙照明oWi嘉泰姆

•   舞台灯光、娱乐照明系统oWi嘉泰姆

八、结语

        CXLE87197以其可调恒流输出、65536级真实灰度、双通道级联架构与高速通信能力，在高端LED显示与装饰照明领域展现出卓越的综合性能。无论是高精度色彩还原、高刷新率动态显示，还是高可靠性系统构建，该芯片都能提供专业级的驱动解决方案。oWi嘉泰姆

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