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CXLE87201：高性能单线三通道LED恒流驱动芯片详解

       在LED装饰照明领域，如护栏管、点光源、幕墙亮化等应用中，对驱动芯片的稳定性、灵活性和控制精度提出了更高要求。CXLE87201作为一款专为LED装饰类产品设计的单线三通道恒流驱动芯片，凭借其优异的性能和可靠的级联控制能力，成为众多照明方案的首选。本文将深入解析CXLE87201的功能特性、电气参数、应用场景及设计建议，助力工程师更好地理解和应用该芯片。whC嘉泰姆

一、产品概述

       CXLE87201是一款采用功率CMOS工艺制造的单线三通道LED恒流驱动芯片。其最大特点是支持双通道数字接口（DIN与FDIN）互相切换输入，并通过DO口实现信号级联传输。即使在级联链路中某颗芯片损坏，也不会影响后续芯片的正常工作，极大提升了系统的可靠性与维护性。whC嘉泰姆

芯片内部集成MCU单线双通道数字接口、数据锁存器、LED恒流驱动、PWM辉度控制等电路，适用于5V供电方案，输出电流固定为5mA，OUT端口耐压高达12V，可广泛应用于各类RGB LED装饰照明系统中。whC嘉泰姆

二、核心功能特点

•   单线双通道串行级联接口：支持DIN与FDIN双路输入切换，DO口转发数据，信号传输稳定不衰减；whC嘉泰姆

•   PWM辉度控制：支持4096级灰度调节，实现平滑的色彩过渡与亮度变化；whC嘉泰姆

•   超低功耗待机模式：在无信号或全0数据状态下自动进入低功耗模式，待机电流低至150μA；whC嘉泰姆

•   高精度恒流输出：输出电流精度高，通道间一致性好，不受负载电压波动影响；whC嘉泰姆

•   内置上电复位电路：确保芯片启动时所有寄存器初始化为零，系统工作稳定；whC嘉泰姆

•   自动整形转发技术：信号在级联过程中不失真、不衰减，适合长距离、多节点应用；whC嘉泰姆

•   宽工作温度范围：-40℃至+85℃，适应严苛环境。whC嘉泰姆

三、电气特性与工作条件

        CXLE87201在推荐工作电压4.5V~6.5V范围内表现稳定，典型应用为5V系统。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5mA，漏电流低于0.5μA，确保LED在关闭状态下无微光现象。whC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。whC嘉泰姆

3.1.  极限参数whC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。whC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；whC嘉泰姆
（2）所有电压值均相对于系统地测试。whC嘉泰姆
3.2.  推荐工作条件whC嘉泰姆
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3.3.  电气特性whC嘉泰姆
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3.4.   开关特性whC嘉泰姆
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四、时序与数据格式

       芯片采用单线串行通信协议，每位数据周期为1.25μs（800KHz），每颗芯片需接收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，用于锁定数据并更新输出。whC嘉泰姆

数据帧结构为连续发送各芯片的24位数据包，最后跟随着一个复位信号。芯片在接收完自身数据后自动转发后续数据，实现级联控制。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，节能效果显著。whC嘉泰姆

4.1.   时序特性whC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whC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；whC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whC嘉泰姆
据，无法实现数据正确传送。whC嘉泰姆
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4.2.   功能说明whC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whC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whC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whC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whC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whC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whC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whC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。whC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whC嘉泰姆
是一致的。whC嘉泰姆

4.2.1   一帧完整数据结构whC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whC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。whC嘉泰姆
4.2.2   Dn 的数据格式whC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。whC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。whC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。whC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。whC嘉泰姆
4.2.2   数据接收和转发whC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CXLE87201转发的数据。whC嘉泰姆
控制器Di和Fi2 端口数据结构：D1D2D3D4……Dn；whC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。whC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whC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whC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whC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whC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whC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whC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whC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。whC嘉泰姆

五、典型应用电路与设计建议

5.1.  典型应用电路

        CXLE87201典型应用电路简洁，外围元件少，适合紧凑型PCB设计。在5V系统中，建议在DIN、DO等信号线上串联1KΩ电阻以提高抗干扰能力。OUT端口可直接驱动LED灯珠，最大耐压12V，适用于多种RGB LED组合。whC嘉泰姆

在计算系统刷新率时，若系统中有1000颗像素点（即1000片CXLE87201），每像素点数据传输时间为30μs，整体刷新时间为30ms，刷新率约为33Hz，满足多数装饰照明需求。whC嘉泰姆

5.2.  如何计算数据刷新速率whC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whC嘉泰姆
段），一颗CXLE87201 芯片可以控制一组RGB。whC嘉泰姆
按照正常模式计算：whC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）whC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whC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。whC嘉泰姆
以下是级联点数对应最高数据刷新率表格：whC嘉泰姆
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5.3.     恒流曲线whC嘉泰姆
将 CXLE87201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whC嘉泰姆
变化时，其输出电流的稳定性不受影响，恒流曲线如下图所示：whC嘉泰姆
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六、封装与尺寸

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       CXLE87201提供倒装封装形式，尺寸为470μm × 440μm，PAD尺寸为65×65μm，适合灯芯一体化集成设计。芯片衬底需悬空或接地，确保散热与电气安全。whC嘉泰姆

七、结语

      CXLE87201以其高集成度、高可靠性、灵活的级联控制和超低功耗特性，成为LED装饰照明领域的理想驱动解决方案。无论是在护栏管、点光源、广告牌还是建筑立面的RGB控制中，都能提供稳定、精准、高效的驱动支持。whC嘉泰姆

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