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推动异构计算发展的三点建议

2021-01-25 15:17 次阅读

2021年是“十四五”的起步之年,要开好局谋好篇,加快发展现代产业体系,推动经济体系优化升级。发展大数据、人工智能(AI)、5G、工业互联网等战略性新兴产业,是推进产业基础高级化、产业链现代化的重要一环。

集成电路是信息化发展的基础,在人工智能、5G开启的万物互联时代,数据的量和质都发生了很大的变化,计算架构也需要作出相应的调整。异构计算是继单核突破、多核堆叠之后的第三次算力提升方向,能更灵活地协调性能、成本和功耗,满足多样化场景的计算需求,正在成为智能时代的主流芯片架构。

为国内集成电路发展提供良好契机

大数据、人工智能、5G等场景的海量计算需求和算法迭代,让数据量呈现爆发式增长,也让数据类型趋向多元。在这种趋势下,以CPU为代表的通用计算显得越来越吃力,面向多变应用场景的异构计算正在逐渐成为主流的芯片架构。

同时,集成电路作为具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目之一,是“十四五”期间推动创新驱动和科技自立的重要组成。而异构计算,正在为中国集成电路产业提供良好的发展机遇。

从算力提升的技术路线来看,异构计算在AI和5G时代有着充足的发挥空间,将助力突破传统处理器芯片的算力瓶颈。如果说PC时代的计算生态被英特尔与微软的“Wintel”联盟主宰,移动互联网时代被ARM+Android主导,而AI与5G时代则开启了全新的生态或者多生态并存的局面。异构计算能灵活协调性能和功耗,为万物互联的碎片化场景提供性价比最优的计算方案,发展潜力可期。

推动异构计算发展的三点建议

其次,从异构计算本身来看,还没有一个国际企业能够提供全套完整的知识产权(IP)核。当市场没有被垄断,技术、创新和应用成为决定性因素的时候,中国企业就有了打破天花板的可能。目前,中国相关企业做了大量基础性研究工作。如果能抓住这一难得的历史机遇,从异构计算的IP领域切入,完全有可能深度影响甚至推动全球异构计算产业的发展。

对异构计算发展的三点建议

发展异构计算要解决的核心问题是掌握异构计算单元以及让不同计算单元有机结合的设计。对中国企业来说,核心问题是能否基于自主IP推动异构芯片设计的原始创新。现在,大多数异构计算芯片使用的是基于不同架构的IP,每个架构都需要一支独立的大型设计团队,去完成包括IP设计和验证、工具链开发和软件生态建立等工作。这种“拉郎配”式的传统异构设计方式需要极为复杂的异构编程开发环境,是异构计算推广的主要障碍。

建议一:从底层IP开始做原始创新。异构计算的实现需要从异构芯片的底层IP开始做芯片设计领域的原始创新。IP相当于建筑物的地基,打好地基才有可能建设高楼大厦。

如果企业延续传统思路,独立开发CPU、DSPGPU和AI等基础计算IP,会不可避免地重走传统行业巨头的路。一方面,会遭遇“拉郎配”问题;另一方面,行业巨头在核心IP上有相当严苛的专利保护,新开发的IP会受到行业巨头的专利限制。企业需要采用全新的理念来设计核心IP,建立全新的框架,在这个全新框架下设计和实现不同的IP,让IP不再是相互独立的单元,而是一个结构内可以有机共存的组合体。

建议二:软硬件“两条腿走路”。发展异构计算,要跳出比拼硬件性能的思维,用软硬件“两条腿走路”,为异构硬件提供统一的异构编程环境。

传统异构编程计算任务要在多个供应商提供的不同计算单元上运行,需要熟悉不同计算单元之间数据流的调度、交换和决策机制,这些对于异构计算系统开发者来说,都是门槛很高的难题。一个统一的编程环境可以大幅简化编程复杂度、大幅降低工作量并提升程序运行效率。

建议三:从三个维度形成市场竞争力。异构计算的竞争维度有三个,即生态、计算能力和计算效率,以及可配置性。其中生态决定了产业的吸引力和发展前景,谁掌握了生态谁就有发展的主动权,可以主导产业的发展方向,同时获取丰厚的商业利益。

计算能力和计算效率直接影响产品的竞争力。AI、5G等应用对算力和效率需求的增加速度超过底层软硬件系统的发展速度,算力和效率已成为决定产品市场前景的主要指标。

应用的多样性在不断增加和变化,不可能为每一类应用定制硬件和软件,底层的硬件必须具有较强的可配置性,用一个设计满足多类应用的需求和同一类应用不断变化的需求。

新一代信息基础设施建设为异构计算处理器开拓广阔的应用空间,国内企业需要从IP层面的原始创新出发,抓住整个集成电路产业链的上游节点。没有自主创新的国产IP链条,中国的IC设计难以改变被国外IP公司“卡脖子”的局面。不重视芯片的设计创新、架构创新,中国的IC设计很可能是大而不强。同时,各地也不宜一哄而上,需要集中力量,重点突破,着重支持2~3家自主知识产权的指令集、微架构与工具链厂商,避免资源浪费和恶性竞争,营造良好的产业发展环境。
责任编辑:tzh

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MM74HCT164 8位串进/并出移位寄存器

MM74HC595 带输出闩锁的8位移位寄存器

595高速移位寄存器采用先进的硅栅极CMOS技术。此器件具有标准CMOS集成电路的高抗扰度和低功耗特点,可以驱动15个LS-TTL负载。它包含一个8位串进并移位寄存器,可以馈入8位D型存储寄存器。该存储寄存器具有8个3态输出。移位寄存器和存储寄存器都提供独立的时钟。移位寄存器具有直接覆盖清零,串行输入和串行输出(标准)引脚,以用于级联。移位寄存器和存储寄存器都使用正边沿触发时钟。如果两个时钟连接在一起,则移位寄存器状态始终比存储寄存器提前一个时钟脉冲.74HC逻辑系列在速度,功能和引脚输出上与标准74LS逻辑系列兼容。所有输入通过钳位至V CC 和接地的内部二极管加以保护,以免因静电放电而受损。 特性 低静态电流最大值(最大值) / ul> 带存储功能的8位串进并出移位寄存器 宽工作电压范围2V-6V 可级联 移位寄存器具有直接清零引脚 保证移位频率:DC到30MHz 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用程序。 电路图、引脚图和封装图...
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MM74HC595 带输出闩锁的8位移位寄存器

MM74HC164 8位串进/并出移位寄存器

164采用先进的硅栅极CMOS技术。具有标准CMOS集成电路的高抗噪能力和低功耗。它还具有可比低功率肖特基器件的速度。该8位移位寄存器具有门控串行输入和CLEAR。每个寄存器位为一个D类主/从触发器。输入A& B允许对涌入数据的全面控制。在一个或两个输入上的一个低电平将禁止新数据的进入且将第一个触发器在下一个时钟脉冲时重置至低电平。在一个输入的高电平使能其他输入,将决定第一个触发器的状态。串行输入的数据在时钟为高电平或低电平时将被改变,但是仅有满足设置和保持时间要求的信息进入。在正向电压在时钟脉冲转换期间,数据串行转移入和移出8位寄存器。清零与时钟无关,通过清零输入的低电平实现.74HC逻辑系列的功能和引脚分配与标准74LS逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC 和地线的静电放电而受到损坏。 特性 典型工作频率:50 MHz 典型传播延迟:19 ns(调时至Q) 宽工作电压范围:2V至6V 低输入电流:1μA,最大值 低静态电源电流:80μA,最大值(74HC系列) 10 LS-TTL负载的高扇出 应用 该产品是一般用途,适用于许多不同的应用...
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MM74HC164 8位串进/并出移位寄存器

MM74HC373 3态八路d型锁存器

373高速8路D类锁存采用先进的硅栅极CMOS技术。它们具有标准CMOS集成电路的高抗扰度和低功耗特点,可以驱动15个LS-TTL负载。由于具有大输出驱动能力和3态功能,这些器件非常适合与总线组织系统中的总线线路接口。当MM74HCT373 LATCH ENABLE(锁存使能)输入为高电平时,Q输出端将要遵照D输入端。当LATCH ENABLE变为低电平时,D输入端的数据将保留在输出端,直到LATCH ENABLE再次返回高电平。当高逻辑电平应用于OUTPUT CONTROL(输出控制)输入端时,所有输出端进入高阻抗状态,不管其他输入端存在什么信号,也不管存储元件的状态如何.74HC逻辑系列在容量。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC 和地线的静电放电而受到损坏。 特性 典型传播延迟:18 ns 宽工作电压范围2至6V 低输入[0] > 输出驱动能力:15 LS-TTL负载 应用 此产品是一般用法,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
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MM74HC373 3态八路d型锁存器

MM74HC573 3态八路d型锁存器

573高速八路D型锁存器采用先进的硅栅极P井CMOS技术。它们具有标准CMOS集成电路的高抗扰度和低功耗特点,可以驱动15个LS-TTL负载。由于具有大输出驱动能力和3态功能,这些器件非常适合与总线组织系统中的总线线路接口。当LATCH ENABLE(LE)输入为高电平时,Q输出端将要遵照D输入端。当LATCH ENABLE变为低电平时,D输入端的数据将保留在输出端,直到LATCH ENABLE再次返回高电平。当高逻辑电平应用于输出控制OC输入端时,所有输出端进入高阻抗状态,不管其他输入端存在什么74HC逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC 。信号,也不管存储元件的状态如何。和地线的静电放电而受到损坏。 特性 典型传播延迟:18 ns 宽工作电压范围2至6V 低输入电流:1μA,最大值 低静态电流:80μA,最大值(74HC系列) 兼容总线导向系统 输出驱动能力:15 LS-TTL负载 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
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MM74HC573 3态八路d型锁存器

MM74HCT74 带预设和清零功能的双通道d型触发器

T74利用先进的硅栅极CMOS技术实现了与LS-TTL等效部件相似的操作速度。它具有标准CMOS集成电路的高抗噪能力和低功耗特点,可以驱动10个LS-TTL负载。该触发器具有独立的数据,预设,清零和时钟输入以及Q和Q#输出。数据输入上的逻辑电平在时钟脉冲正向转换期间被传输到输出。预设和清零与时钟无关,通过适当输入端的低电平实现.74HCT逻辑系列在速度,功能和引脚排列上与标准74LS逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC...
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MM74HCT74 带预设和清零功能的双通道d型触发器

MM74HC175 带清零功能的四通道D型触发器

175高速D型触发器带互补输出,采用先进硅栅极CMOS技术达到标准CMOS集成电路的高抗干扰度和低功耗以及驱动10个LS-TTL负载的能力.MM74HC175 D输入信息在时钟脉冲的正向转换边沿被传输至Q和Q#输出。每个触发器都由外部提供原码和补充输入。所有四个触发器都由一个共用时钟和一个共用CLEAR控制。清零由CLEAR输入的一个负脉冲完成。所有四个Q输出被清零至逻辑“0”,所有四个Q#输出设为逻辑“1”.74HC逻辑系列的功能和引脚分配与标准74LS逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC 和地线的静电放电而受到损坏。 特性 典型传播延迟:15 ns 宽工作电压范围:2-6V 低输入电流:1μA,最大值 低静态电源电流:80μA,最大值(74HC) 高输出驱动电流:4 mA最小值(74HC) 应用 此产品是一般的用法,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
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MM74HC175 带清零功能的四通道D型触发器

MM74HC574 3态八通道d型边沿触发式触发器

574高速八通道D型触发器采用先进的硅栅极P井CMOS技术。它们具有标准CMOS集成电路的高抗扰度和低功耗特点,可以驱动15个LS-TTL负载。由于具有大输出驱动能力和3态功能,这些器件非常适合与总线组织系统中的总线线路接口.D输入端符合设置和保持时间要求的数据在时钟(CK)输入的正向转换期间传输到Q输出。当高逻辑电平应用于OUTPUT CONTROL(输出控制)输入端时,所有输出端进入高阻抗状态,不管其他输入端存在什么信号,也不管存储元件的状态如何。 74HC逻辑系列在速度,功能和引脚排列上与标准74LS逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC 和地线的静电放电而受到损坏。 特性 典型传播延:18 ns 宽工作电压范围2V-6V 低输入电流:1μA,最大值 低静态电流:80μA,最大值 兼容总线导向系统 输出驱动能力:15 LS-TTL负载 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用程序。 电路图、引脚图和封装图...
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MM74HC574 3态八通道d型边沿触发式触发器

MM74HC74A 带预设和清零功能的双通道d型触发器

74A利用先进的硅栅极CMOS技术实现了与LS-TTL等效部件相似的操作速度。它具有标准CMOS集成电路的高抗噪能力和低功耗特点,可以驱动10个LS-TTL负载。该触发器具有独立的数据,预设,清零和时钟输入以及Q和Q#输出。数据输入上的逻辑电平在时钟脉冲正向转换期间被传输到输出。预设和清零与742C逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC 和地线的静电放电而受到损坏。 特性 典型传播延迟:20 ns 宽电源范围:2-6V 低静态电流:40μA,最大值(74HC系列) 低输入电流: 1μA,最大值 10 LS-TTL负载的高扇出 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
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MM74HC74A 带预设和清零功能的双通道d型触发器

MM74HC374 3态八通道d型边沿触发式触发器

574高速八通道D型触发器采用先进的硅栅极P井CMOS技术。它们具有标准CMOS集成电路的高抗扰度和低功耗特点,可以驱动15个LS-TTL负载。由于具有大输出驱动能力和3态功能,这些器件非常适合与总线组织系统中的总线线路接口。在这里(CK)输入的正向转换过程中,D输入端的数据(符合设置和保持时间的要求)被传输到Q输出端。当高逻辑电平应用于OUTPUT CONTROL(输出控制)输入端时,所有输出端进入高阻抗状态,不管其他输入端存在什么信号,也不管74储逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC 和地线的静电放电而受到损坏。 特性 典型传播延迟:20 ns 宽工作电压范围2-6V 低输入电流:1μA,最大值 低静态电流:80μA,最大值 兼容总线导向系统 输出驱动能力:15 LS-TTL负载 应用 此产品是一般用法,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
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MM74HC374 3态八通道d型边沿触发式触发器

NCV7812 线性稳压器 1 A 12 V.

线性稳压器是单片集成电路,设计用作固定电压调节器,适用于各种应用,包括本地,卡上调节。这些稳压器采用内部限流,热关断和安全区域补偿。通过充分的散热,它们可以提供超过1.0 A的输出电流。虽然主要设计为固定电压调节器,但这些器件可以与外部元件一起使用,以获得可调电压和电流。 特性 输出电流超过1.0 A 无需外部元件 内部热过载保护 内部短路电流限制 输出晶体管安全区域补偿 输出电压提供1.5%,2%和4%容差 无铅封装可用 应用 可用于Surface Mount D 2 PAK和Standard 3 -Lead Transistor Packages 电路图、引脚图和封装图...
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NCV7812 线性稳压器 1 A 12 V.

MC33160 线性稳压器 100 mA 5 V 监控电路

0系列是一种线性稳压器和监控电路,包含许多基于微处理器的系统所需的监控功能。它专为设备和工业应用而设计,为设计人员提供了经济高效的解决方案,只需极少的外部组件。这些集成电路具有5.0 V / 100 mA稳压器,具有短路电流限制,固定输出2.6 V带隙基准,低电压复位比较器,带可编程迟滞的电源警告比较器,以及非专用比较器,非常适合微处理器线路同步。 其他功能包括用于低待机电流的芯片禁用输入和用于过温保护的内部热关断。 这些线性稳压器采用16引脚双列直插式热片封装,可提高导热性。 特性 5.0 V稳压器输出电流超过100 mA 内部短路电流限制 固定2.6 V参考 低压复位比较器 具有可编程迟滞的电源警告比较器 未提交的比较器 低待机当前 内部热关断保护 加热标签电源包 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 06:02 125次 阅读
MC33160 线性稳压器 100 mA 5 V 监控电路

NCV896530 双输出降压转换器 低电压 2.1 MHz

530双路降压DC-DC转换器是一款单片集成电路,专用于下游电压轨的汽车驾驶员信息系统。两个通道均可在0.9 V至3.3 V范围内进行外部调节,并可提供高达1600 mA的电流。转换器的工作频率为2.1 MHz,高于敏感的AM频段,并且相位差180°,以减少轨道上的大量电流需求。同步整流提高了系统效率。 NCV896530提供汽车电源系统的其他功能,如集成软启动,逐周期电流限制和热关断保护。该器件还可以与2.1 MHz范围内的外部时钟信号同步。 NCV896530采用节省空间的3 x 3 mm 10引脚DFN封装。 特性 优势 同步整改 效率更高 2.1 MHz开关频率 电感更小,没有AM频段发射 热限制和短路保护 故障保护 2输出为180°异相 降低输入纹波 内部MOSFET 降低成本和解决方案规模 应用 音频 资讯娱乐t 仪器 电路图、引脚图和封装图...
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NCV896530 双输出降压转换器 低电压 2.1 MHz

NCP1532 降压转换器 DC-DC 双通道 低Iq 高效率 2.25 MHz 1.6 A.

2双级降压DCDC转换器是一款单片集成电路,专用于为采用1节锂离子电池或3节碱性/镍镉/镍氢电池供电的便携式应用提供新型多媒体设计的核心和I / O电压。两个通道均可在0.9V至3.3V之间进行外部调节,每个通道可提供高达1.6A的电流,最大电流为1.0A。转换器以2.25MHz的开关频率运行,通过允许使用小电感(低至1uH)和电容器并以180度异相工作来减小元件尺寸,从而减少电池的大量电流需求。自动切换PWM / PFM模式和同步整流可提高系统效率。该器件还可以工作在固定频率PWM模式,适用于需要低纹波和良好负载瞬变的低噪声应用。其他功能包括集成软启动,逐周期电流限制和热关断保护。该器件还可以与2.25 MHz范围内的外部时钟信号同步。 NCP1532采用节省空间的超薄型3x3 x 0.55 mm 10引脚uDFN封装。 特性 优势 97%效率,50uA静态电流,0.3 uA关断电流 延长电池寿命和'播放时间' 2.25MHz开关频率 允许使用更小的电感和电容 模式引脚操作:仅在轻载或PWM模式下自动切换PWM / PFM模式 允许用户在轻载或低噪声和纹波性能之间选择低功耗 可调输出电压0.9V至3.3V 复位输出引脚...
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NCP1532 降压转换器 DC-DC 双通道 低Iq 高效率 2.25 MHz 1.6 A.

NCP1522B 降压转换器 DC-DC 3 MHz 600 mA

2B降压型DC-DC转换器是一款单片集成电路,针对便携式应用进行了优化,采用单节锂离子电池或三节碱性/镍镉/镍氢电池供电。该器件采用0.9 V至3.3 V的可调输出电压,可提供高达600 mA的电流。它使用同步整流来提高效率并减少外部部件数量。该器件还内置3 MHz(标称)振荡器,通过允许更小的电感器和电容器来减小元件尺寸。自动切换PWM / PFM模式可提高系统效率。其他功能包括集成软启动,逐周期电流限制和热关断保护。 NCP1522B采用节省空间的薄型TSOP5和UDFN6封装。 特性 优势 94%效率,50 uA静态电流,0.3 uA关断电流 延长电池寿命和'播放时间' 3.0 MHz开关频率 允许使用更小的电感(低至1uH)和电容 轻负载条件下PWM和PFM模式之间的自动切换 轻载时的低功耗 可调输出电压0.9V至3.3V 应用 终端产品 电源f或应用处理器 核心电压低的处理器电源 智能手机手机和掌上电脑 MP3播放器和便携式音频系统 数码相机和摄像机 电路图、引脚图和封装图...
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NCP1522B 降压转换器 DC-DC 3 MHz 600 mA

NCP1529 降压转换器 DC-DC 高效率 可调节输出电压 低纹波 1.7 MHz 1 A.

9降压型DC-DC转换器是一款单片集成电路,适用于由一节锂离子电池或三节碱性/镍镉/镍氢电池供电的便携式应用。该器件可在外部可调范围为0.9 V至3.9 V或固定为1.2 V或1.35 V的输出范围内提供高达1.0 A的电流。它使用同步整流来提高效率并减少外部元件数量。该器件还内置1.7 MHz(标称)振荡器,通过允许使用小型电感器和电容器来减小元件尺寸。自动切换PWM / PFM模式可提高系统效率。 其他功能包括集成软启动,逐周期电流限制和热关断保护。 NCP1529采用节省空间的扁平2x2x0.5 mm UDFN6封装和TSOP-5封装。 特性 优势 96%效率,28 uA静态电流,0.3 uA关断电流 延长电池续航时间和'播放时间' 1.7 MHz开关频率 允许使用更小的电感和电容器 在轻负载条件下自动切换PWM和PFM模式 轻载时的低功耗 可调输出电压0.9V至3.9V 即使在PFM模式下,同类最佳低纹波 应用 终端产品 电池供电应用电源管理 核心电压低的处理器电源 USB供电设备 低压直流电源电源管理 手机,智能手机和掌上电脑 MP3播放器和便携式音频系统 电路图、引脚图和封装图...
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NCP1529 降压转换器 DC-DC 高效率 可调节输出电压 低纹波 1.7 MHz 1 A.

NCV2575 降压转换器 开关稳压器 可调输出电压 1.0 A.

系列降压开关稳压器是单片集成电路,非常适合简单方便地设计降压型开关稳压器(降压转换器)。该系列的所有电路均能够以极佳的线路和负载调节驱动1.0 A负载。这些器件提供3.3 V,5.0 V,12 V,15 V的固定输出电压和可调输出版本。 此降压开关稳压器旨在最大限度地减少外部元件的数量,从而简化电源设计。标准系列电感器针对LM2575进行了优化,由多家不同的电感器制造商提供。 由于LM2575转换器是一种开关电源,与传统的三端线性稳压器相比,其效率要高得多,特别是在输入电压较高的情况下。在许多情况下,LM2575稳压器消耗的功率非常低,不需要散热器,也不会大幅降低其尺寸。 LM2575的特性包括在指定的输入电压和输出负载条件下保证4%的输出电压容差,以及振荡器频率的+/- 10%(0C至125C的+/- 2%)。包括外部关断,具有80 uA典型待机电流。输出开关包括逐周期电流限制,以及在故障条件下进行全保护的热关断。 特性 3.3 V,5.0 V,12 V ,15 V和可调输出版本 可调版本输出电压范围为1.23 V至37 V +/- 4%最大线路和负载条件 保证1.0 A输出电流 宽输入电压范围:4.75 V至40 V 仅需要4个外部元件 ...
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NCV2575 降压转换器 开关稳压器 可调输出电压 1.0 A.