CXLE87221 6串43V高效率WLED驱动器
升压控制器 | 2.5V-24V宽输入 | 每串10颗LED | PWM/混合/DC调光 | WQFN/UQFN-20L

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年7月 | 型号：CXLE87221 | 封装：WQFN-20L（4×4mm）/ UQFN-20L（4×4mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXLE87221 是一款6串43V高效率WLED驱动器，专为UMPC、笔记本电脑等便携设备的大尺寸LCD背光应用设计。芯片集成 电流模升压控制器，内置43V/2.5A/200mΩ功率开关，输入电压范围 2.5V至24V，输出电压最高 43V，可驱动 6路并联LED串，每串最多支持 10颗串联WLED。每路电流可通过外部电阻在 5mA至50mA 范围内编程，通道间电流匹配精度高达 ±2%，确保背光亮度均匀性。

芯片提供 三种调光模式：PWM调光（100Hz~20kHz，最小导通时间500ns）、混合调光（PWM+模拟组合）和 纯DC调光（模拟调光，512步分辨率），通过MODE引脚灵活选择。开关频率可通过外部电阻在 600kHz~1.2MHz 范围内调节（四档可选），兼顾效率与元件尺寸的灵活平衡。CXLE87221 集成 软启动（无需外部电容）、可编程OVP、逐周期OCP（2.5A）、OTP、LED开路检测 等完善保护，提供 WQFN-20L 和 UQFN-20L（4×4mm）两种封装选项，是高性能便携设备背光驱动的理想选择。

1. 产品概述与市场定位

在UMPC、笔记本电脑、平板电脑等便携设备中，大尺寸LCD背光常采用多串并联LED灯条（通常为6串或更多），每串包含多颗串联LED（最多10颗），总电压可达30V以上。CXLE87221 作为一款 6串升压LED驱动器，其核心优势在于 高度集成——单芯片集成升压控制器和6路独立电流源，支持最高43V输出电压，可直接驱动6串LED（每串10颗），每串电流独立可编程，极大简化了系统设计。

芯片的 宽输入电压范围（2.5V~24V） 使其兼容多种电源方案，无论是单节锂电（3V~4.2V）、双节锂电（6V~8.4V）还是适配器（12V/19V/24V），均可直接供电。芯片通过监测6个反馈引脚（LED1~LED6）的 最低电压 来自动调节升压输出，使LED供电电压始终略高于所需最大值，实现 高效率。 PWM调光、混合调光 和 纯DC调光 三种模式提供了灵活的亮度控制方案。CXLE87221 提供 WQFN-20L 和 UQFN-20L（4×4mm）两种封装，是高性能便携设备背光驱动的理想选择。

2. 主要特点与技术亮点

• 6路独立电流源：每路电流通过外部电阻ISET统一设定（5mA~50mA），通道间匹配±2%，确保背光均匀性。不使用的通道可悬空或接地。
• 高效升压转换器：电流模PWM架构，内置43V/2.5A/200mΩ N-MOSFET，开关频率通过外部电阻可调（600kHz~1.2MHz，四档可选）。
• 三种调光模式：
  • PWM调光模式（MODE悬空）：直接PWM调光，频率100Hz~20kHz，最小导通时间500ns。
  • 混合调光模式（MODE接地）：当PWM占空比≥25%时采用模拟调光（调幅），占空比<25%时切换为PWM调光（电流固定为满幅的25%），兼顾低亮度线性度和高亮度效率。
  • 纯DC调光模式（MODE接VDC）：纯模拟调光，512步分辨率，通过PWM占空比调节电流幅值。
• 内置软启动：无需外部电容，启动时LED电流缓慢上升，有效抑制浪涌电流（峰值<2.5A）。
• 可编程OVP：通过外部电阻分压设定OVP阈值（OVP引脚基准1.2V），在LED开路时钳位输出电压。
• LED开路检测：当某通道FB电压<100mV时判定为开路，该通道被自动忽略，其他通道继续正常工作。
• 完善保护：逐周期过流保护（2.5A峰值）、过热保护（150°C关断，120°C恢复）、UVLO（2.3V上升/2.1V下降）。
• 双封装选项：WQFN-20L和UQFN-20L（4×4mm）两种封装，满足不同PCB布局需求。

3. 典型应用电路

CXLE87221 的典型应用电路包括：输入电容（CIN，4.7μF），输出电容（COUT，根据负载选择），功率电感（L1，根据频率和负载选择），6路LED分别接至LED1~LED6引脚（每串LED阳极接VOUT，阴极接对应LED引脚），电流设定电阻（RISET，接于ISET与GND之间），频率设定电阻（RSW，接于FREQ与GND之间），OVP分压电阻（ROVP1/ROVP2），补偿网络（RCOMP/CCOMP），以及调光模式选择（MODE引脚）。VIN接电源（2.5V~24V），EN为使能，PWM接调光信号。

图1. 典型应用电路（6串LED背光驱动）

4. 极限参数与电气特性（设计参考）

5. 工作原理与设计指导

5.1 升压转换器

CXLE87221 的升压转换器采用 电流模PWM控制，内置43V/2.5A/200mΩ N-MOSFET。开关频率通过FREQ引脚外接电阻RSW设定，四档可选：
RSW = 开路 → fSW ≈ 600kHz
RSW = 110kΩ → fSW ≈ 800kHz
RSW = 59kΩ → fSW ≈ 1.0MHz
RSW = 38.2kΩ → fSW ≈ 1.2MHz
输出电压自动调节至满足6路LED所需的最小电压（通过检测LED1~LED6的最低电压，目标压降约600mV），实现最高效率。

5.2 LED电流设定

6路LED电流通过ISET引脚外接电阻RISET统一设定，公式：
ILED(mA) = 1000 / RISET(kΩ)
例如，设定ILED=20mA，则RISET = 1000/20 = 50kΩ。建议使用1%精度电阻以保证电流精度。

5.3 调光控制模式

芯片提供三种调光模式，由MODE引脚选择：

• PWM调光模式（MODE悬空）：电流源与PWM信号同步开关，LED电流频率等于PWM输入频率。适用于需要极低亮度和快速响应的应用。
• 混合调光模式（MODE接地）：当PWM占空比≥25%时，采用模拟调光（PWM占空比调制电流幅值）；当占空比<25%时，切换为PWM调光（LED电流固定为满幅的25%，调光占空比为4×PWM占空比）。这种模式在低亮度时保持PWM调光的线性度，在高亮度时采用模拟调光减少开关损耗。
• 纯DC调光模式（MODE接VDC）：纯模拟调光，PWM占空比调制电流幅值，512步分辨率，功耗最低。

PWM调光频率范围100Hz~20kHz，最小占空比1%。芯片内部软启动确保调光过程中无浪涌电流。

5.4 可编程过压保护（OVP）

OVP用于在LED开路时保护芯片。OVP引脚内部基准为1.2V，通过外部电阻分压R1（下端）和R2（上端）设定OVP阈值：
VOUT_OVP = 1.2V × (1 + R2/R1)
建议R1使用400kΩ至1MΩ以减小负载效应。将OVP阈值设定为略高于正常输出电压，避免误触发。

5.5 保护机制

• UVLO：VIN低于2.1V时芯片关断，VIN回升至2.3V以上后恢复。
• OCP：逐周期电感峰值电流限制2.5A，超过时立即关断功率开关；若OCP持续2ms，芯片进入关断状态。
• OTP：结温超过150°C时关断，温度降至120°C后自动恢复。
• LED开路检测：某通道FB电压<100mV时判定为开路，该通道被忽略，其他通道继续工作。
• 软启动：内置软启动，无需外部电容，启动时电流缓慢上升。

6. 基于 CXLE87221 的笔记本电脑背光设计实例

设计目标：一台15.6英寸笔记本电脑，背光采用6串LED灯条（每串8颗串联，总电压约26V），每串电流20mA，输入来自适配器（19V）或电池（7.4V~12.6V）。

• 系统配置：选用 CXLE87221（WQFN-20L封装），输入电压范围7.4V~19V，输出约26V。电感L1=10μH（饱和电流>3A），输入电容4.7μF，输出电容4.7μF。RISET=50kΩ（设定20mA），RSW=59kΩ（设定1.0MHz）。
• OVP设置：设定OVP阈值为30V，取R1=510kΩ，则R2 = (30/1.2 - 1)×510k ≈ 12.24MΩ，选用标准值12MΩ。
• 调光模式：MODE悬空，采用混合调光模式。PWM频率1kHz，通过MCU控制占空比实现亮度调节。
• 补偿网络：按典型值配置RCOMP=10kΩ，CCOMP=100nF，确保环路稳定。
• PCB布局：功率回路尽量短，输入/输出电容靠近引脚，ISET和FREQ电阻靠近芯片，补偿网络靠近COMP引脚。

7. PCB 布局建议

• 功率回路最小化：电感L1、输入电容CIN、输出电容COUT、LX节点和续流二极管构成的功率回路走线应宽短，减小寄生电感和电阻。
• 输入电容紧靠VIN：4.7μF陶瓷电容尽量靠近VIN和PGND引脚，提供良好的输入去耦。
• 输出电容靠近二极管：COUT应靠近肖特基二极管阴极和PGND放置，以降低输出电压纹波。
• LX节点面积最小化：LX为高频高压开关节点（最高43V），走线应尽量短而窄，减少EMI辐射。
• 检测走线：LED1~LED6为电流检测输入，走线应尽量短，远离LX等噪声源。ISET和FREQ为模拟设定引脚，应靠近芯片放置，走线避免噪声耦合。
• 补偿网络：COMP引脚的补偿元件（RCOMP/CCOMP）应尽量靠近芯片，并远离噪声源。
• 散热设计：WQFN/UQFN-20L 4×4封装θJA=28°C/W，最大功耗3.57W。Exposed Pad必须焊接至大面积地平面，并通过过孔散热，确保结温不超过125°C。

8. 引脚封装图与订购信息

CXLE87221 提供 WQFN-20L（4×4mm） 和 UQFN-20L（4×4mm） 两种封装，均无铅、RoHS 合规。两者引脚兼容，电气性能相同，UQFN封装厚度更薄（典型0.55mm），适合超薄设计。嘉泰姆电子提供工程样品、量产芯片及全面的技术支持，包括评估板、参考设计和 FAE 现场支持。