不要让多余的缓冲器拖垮你的flyback

电子设计 2018-07-09 09:26 次阅读

在过去至少20年间,MOSFET已经被选择为很多开关模式电源设计的开关器件。由于它们较高的开关速度和更加简便的驱动特性,MOSFET已经取代了很多应用与功率级中的双极性结型晶体管 (BJT)。然而,对于基于反激式的低功率AC/DC充电器等应用,相对MOSFET,BJT具有某些明显的优势。

由于它们不同的器件结构,高压BJT的制造成本要低于高压MOSFET。正因如此,额定电压在1kV或者以上的BJT的价格要低于通用输入离线反激式转换器中常见的600V或650V MOSFET。

优势是显而易见的。由于BJT具有较高的电压额定值,泄露尖峰会高出几百伏特,不过仍然处于所要求的开关降额设计范围内。根据尖峰的幅度不同,常常有可能在不使开关过压的情况下完全移除缓冲器。

移除缓冲器

优点:

  • 减少了物料清单 (BOM) 上的组件数量,从而实现一个更小、成本有效性更高的解决方案。更为重要的一点是,你可以移除缓冲器二极管,而这通常是一个600V的部件。

  •  减少连接至高压开关节点的组件数量,从而减小这个节点的面积。由于较高的瞬时电压变化率 (dv/dt) 和较大的电压摆幅,这个节点中任何的寄生电容都会产生很明显的有害电流。这些电流会产生噪声信号,进而干扰到控制器或者是电路板上的其它器件,或者是来自电源的电磁干扰,因此需要滤波以满足协调放射标准。

  • 通过节省由缓冲器电阻器上的稳定状态电压所导致的功率耗散 (= Vreflected/Rsnubber), 可以提高效率。

高输入电压

另外一个可以利用BJT高压额定值的应用就是带有高压或三相输入的应用。一个标准的230V三相输入将有一个大约565Vdc的峰值线路至线路电压。这个峰值电压往往是连接在一个单相位之间的设备的额定值要求,在故障情况下,这个负载的一个相位会使中性点电压被拉至其中一个线路电压。虽然很多设计人员用大型、昂贵且具有较高RDSON 的MOSFET来实现这个条件下的开关额定值,或者通过将两个电压较低的MOSFET级联在一起去实现所需额定值,但使用单个高压BJT可以同时减少系统尺寸,减少系统成本。

设计注意事项-EMI

不使用缓冲器的设计人员也许会担心未经缓冲的电压振铃将增加元件的传导性放射,并因此需要额外的滤波。

图1和4显示的是在缓冲器安装和移除后,同一元件传导性放射间的差异。这些波形显示了两种情况下泄露电感尖峰间的差异。

如你所见,移除缓冲器不会在泄露电感振铃频率上(大约15MHz)测量到任何的传导性放射差异。

1230VAC – 6.5W负载下,未安装缓冲器时的传导性放射曲线图 

 2:按照图3中的波形,230VAC – 6.5W负载下,安装了缓冲器时的传导性放射曲线图

设计注意事项驱动电路。

基极驱动电流、晶体管的电流增益和反激式变压器的磁性电感组合在一起决定了BJT反激式电路能够提供的峰值功率。这些参数必须能够支持工作频率下,传送所需输出功率所要求的初级峰值电流。

对于一个断续模式反激式电路的POUT为:

在这里

一个被用作开关的BJT必须在间隔时间内被驱动为饱和状态,以最大限度地减少接通状态传导损耗。换句话说,为了生成集电极电流,你必须为BJT提供更多的基极电流,这将才能使集电极电流在初级电感内流动:

当基极电压低于Vth时,会使基极中过多的载流子重新组合,延迟了FET的关闭。非常有必要尽可能减小这个关闭延迟的占空比,基于这个原因,BJT上的开关频率受到限制,通常为60kHz左右。

理想情况下,提供的基极电流使器件刚刚通过饱和区域,并在接通时间结束时到达激活区域,从而减少了关闭时的载流子数量,并减少了关闭延迟。

 图5:器件区域与Ic、Ib和Vce之间的关系

BJT所需要的驱动越来越复杂是MOSFET在很多应用中取而代之的一个原因。诸如TI UCC28720和UCC28722等器件已经通过根据负载动态调节驱动电流解决了这个问题。在更低的负载水平上,减少的基极电流确保了基极区域在关闭时不会有大量的剩余电荷。

这些器件在驱动引脚上还特有一个1W拉电阻,以便在关闭期间使基极-发射极结短接,这样的话,BJT可以保持额定集电极到发射极 (VCES) 电压。为了保持VCES 额定值,需要在关闭期间用一个低阻抗连接将基极节点与接地短接,并且需要确保在集电极电压上升到高于Vceo 之前,集电极电流已经停止传送,以避免二次击穿。

UCC28720和UCC28722为系统设计人员简化了驱动,并且实现了针对低功率反激式电路的功率BJT插槽式解决方案,从而减少了组件数量,并降低了系统成本。

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此单反相器门可在0.8 V至2.7 VVCC下工作,但专为1.65-V而设计1.95-VVCC操作。 SN74AUC1G04执行布尔函数Y =A。 NanoFree™封装技术是IC封装概念的一项重大突破,使用该封装。 该器件完全适用于部分断电应用,使用Ioff。 Ioff电路禁用输出,防止电源断电时损坏电流回流。 有关AUC Little Logic设备的更多信息,请参阅应用程序德州仪器AUCSub-1-V小型逻辑器件,SCEA027。 特性 闩锁性能超过JESD 78,Class II 100 mA ESD保护超过JESD 22 < li> 2000-V人体模型(A114-A) 200-V机型(A115-A) 1000-V充电设备型号(C101) 适用于德州仪器NanoFree™封装 针对1.8 V工作进行了优化,并且具有3.6-VI /O容差,支持混合模式信号操作< /li> Ioff支持部分省电模式和后驱动保护 Sub-1-V Operable Max tpd2.2 ns,1.8 V 低功耗,10μA最大...

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SN74AUC1G04 单路反向器闸

SN74AUC1G14 单路施密特触发反向器

此单路施密特触发器逆变器可在0.8V至2.7VVCC下工作,但专为1.65-而设计V至1.95-VVCC操作。 SN74AUC1G14包含一个反相器并执行布尔函数Y =A。该器件作为独立的逆变器工作,但由于施密特,它可能具有不同的输入阈值电平,用于正向(VT +)和负向(VT -信号。 NanoFree™封装技术是IC封装概念的一项重大突破,使用该封装作为封装。 该器件完全适用于使用I 关。 Ioff电路禁用输出,防止电源关闭时损坏电流回流。 有关AUC Little Logic设备的更多信息,请参阅应用程序德州仪器AUCSub-1-V小型逻辑器件,SCEA027。 特性 闩锁性能超过JESD 78,Class II 100 mA ESD保护超过JESD 22 < li> 2000-V人体模型(A114-A) 200-V机型(A115-A) 1000-V充电设备型号(C101) 适用于德州仪器NanoFree™封装 针对1.8 V工作进行了优化,并且具有3.6-VI /O容差,支持混合模式信号操作< /li> I...

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SN74AUC1G14 单路施密特触发反向器

SN74AUC1G126 具有三态输出的单路总线缓冲器闸

SN74AUC1G126总线缓冲器专门针对1.65V至1.95VVCC工作范围而特别设计,但可以在0.8V至2.7 VVCC的范围内工作。 SN74AUC1G126器件是一款具有一个三态输出的单通道线路驱动器。当输出使能(OE)输入为低电平时,输出被禁用。 为确保在上电或掉电期间均处于高阻态,应将OE通过下拉电阻连接至GND;该电阻的最小值取决于驱动器的拉电流能力。 /p> NanoFree™封装技术是器件封装概念上的一项重大突破,它将裸片用作封装。 该器件完全适用于使用Ioff的off电路可禁用输出,以防在器件掉电时电流回流对器件造成损坏。 特性 闩锁性能超过100mA,符合JESD 78 II类规范 ESD保护性能超出JESD 22标准 2000V人体放电模型(A114-A) 200V机器模型(A115-A) 1000V充电器件模型(C101) < /li> 采用TI的NanoFree™封装 经优化,可在1.8V电压下运行并可承受3.6VI /O电压,可支持混合模式信号操作 ...

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SN74AUC1G126 具有三态输出的单路总线缓冲器闸

SN74AUC1G17 单路施密特触发缓冲器

此单施密特触发器缓冲器可在0.8 V至2.7 VVCC下工作,但专为1.65-设计V至1.95-VVCC操作。 SN74AUC1G17包含一个缓冲区并执行布尔函数Y = A.该设备作为独立缓冲区运行,但由于施密特动作,它对于正向(VT +)和负向(VT -)信号,可能有不同的输入阈值水平。 NanoFree™封装技术是IC封装概念的重大突破,使用芯片作为封装。 该器件完全指定用于部分断电应用,使用Ioff。 Ioff电路禁用输出,防止电源关闭时损坏电流回流。 有关AUC Little Logic设备的更多信息,请参阅应用程序德州仪器AUCSub-1-V小型逻辑器件,SCEA027。 特性 闩锁性能超过JESD 78,Class II 100 mA ESD保护超过JESD 22 < li> 2000-V人体模型(A114-A) 200-V机型(A115-A) 1000-V充电设备型号(C101) 适用于德州仪器NanoFree™封装 针对1.8 V工作进行了优化,并且具有3.6-VI /O容差,支持混合模式信号操作< /li> ...

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SN74AUC1G17 单路施密特触发缓冲器

SN74AUC1G07 具有漏极开路输出的单路缓冲器/驱动器

此单缓冲器/驱动器可在0.8 V至2.7 VVCC下工作,但专为1.65-V设计至1.95-VVCC操作。 SN74AUC1G07的输出为漏极开路,可连接到其他漏极开路输出,以实现低电平有效或高电平有效有线和无功能。 NanoFree™封装技术是IC封装概念的一项重大突破,使用该封装。 该器件完全适用于部分断电应用usingI 关。 Ioff电路禁用输出,防止电源关闭时损坏电流回流。 有关AUC Little Logic设备的更多信息,请参阅应用程序德州仪器AUCSub-1-V小型逻辑器件,SCEA027。 特性 闩锁性能超过JESD 78,Class II 100 mA ESD保护超过JESD 22 < li> 2000-V人体模型(A114-A) 200-V机型(A115-A) 1000-V充电设备型号(C101) 适用于德州仪器NanoFree™封装 针对1.8 V工作进行了优化,并且具有3.6-VI /O容差,支持混合模式信号操作< /li> Ioff支持部分省电模式和后驱动保护 Sub-1-V Operab...

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SN74AUC1G07 具有漏极开路输出的单路缓冲器/驱动器

SN74LVC162244A 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

该16位缓冲器或驱动器设计用于1.65 V至3.6 V VCC操作。该器件可用作4个4位缓冲区,2个8位缓冲区或1个16位缓冲区。 特性 德州仪器宽带总线系列成员 工作电压范围为1.65 V至3.6 V 输入接受电压至5.5 V 3.3 V时最大tpd4.4 ns 典型VOLP(输出接地反弹) &lt; 0.8 V,VCC= 3.3 V,TA= 25°C 典型VOHV(输出V < sub> OH Undershoot) &gt; 2 V VCC= 3.3 V,TA= 25°C 支持所有端口上的混合模式信号操作(5 -V输入/输出电压,用于3.3VVCC) 输出端口具有等效的26Ω系列电阻,因此无需外部电阻器 我off支持实时插入,部分掉电模式和后驱动保护 闩锁性能超过100 mA每个JESD 78,Class II ESD保护超过JESD 22 2000-V人体模型(A114-A) 1000-V充电设备模型(C101) 参数 与其它产品相比 同向缓冲器/驱动器 ...

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SN74LVC162244A 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

CD74AC04 六个反向器

 AC04器件包含六个独立的逆变器。设备执行布尔函数Y = A \。 特性 交流电源类型具有1.5V至5.5V的工作电压和30%电源电压下的均衡噪声抗扰度 双极F,AS和S的速度,显着降低功耗 平衡传播延迟 ±24-mA输出驱动电流扇出至15 F器件 耐SCR闩锁CMOS工艺和电路设计 超过MIL-STD-883的2kV ESD保护,方法3015 参数 与其它产品相比 反向缓冲器/驱动器   Technology Family VCC (Min) (V) VCC (Max) (V) Bits (#) Voltage (Nom) (V) F @ Nom Voltage (Max) (Mhz) ICC @ Nom Voltage (Max) (mA) tpd @ Nom Voltage (Max) (ns) IOL (Max) (mA) ...

发表于 10-09 16:16 6次 阅读
CD74AC04 六个反向器

SN74AHCT1G125 具有三态输出的单路总线缓冲器闸

SN74AHCT1G125器件是具有3态输出的单总线缓冲栅极/线路驱动器。当输出启用(> OE )输入为高时,输出被禁用。当 OE 为低时,数据从A输入传递到Y输出。 特性 4.5 V至5.5 V的工作范围 最大t pd 为6 ns at at 5 V 低功耗,10-μA最大I CC ±8-mA输出驱动,5 V 输入是否兼容TTL电压 闩锁性能超过250 mA 每JESD 17 参数 与其它产品相比 同向缓冲器/驱动器   Technology Family VCC (Min) (V) VCC (Max) (V) Bits (#) Voltage (Nom) (V) F @ Nom Voltage (Max) (Mhz) ICC @ Nom Voltage (Max) (mA) tpd @ Nom Voltage (Max) (ns) IOL (Max) (mA) ...

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SN74AHCT1G125 具有三态输出的单路总线缓冲器闸

SN74LVC1G240 具有三态输出的单路反向缓冲器/驱动器

此单缓冲器/驱动器设计用于1.65 V至5.5 VVCC操作。 SN74LVC1G240是一款具有三态输出的单线驱动器。当输出使能(> OE)输入高时,输出被禁用。 NanoFree™封装技术是IC封装的重大突破概念,使用芯片作为封装。 为了确保上电或断电期间的高阻态,OE应该绑定通过上拉电阻到VCC;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 该器件完全适用于使用Ioff的部分断电应用。 Ioff电路禁用输出,防止在断电时损坏通过器件的电流回流。 特性 德州仪器NanoFree软件包中提供 支持5-VVCC操作 输入接受电压至5.5 V 向VCC提供向下转换 3.7的最大tpdns在3.3 V 低功耗,10-μA最大ICC ±24-mA输出驱动,3.3 V Ioff支持实时插入,部分断电模式和后驱动保护 闩锁性能超过每个JTED 78,Class II 100 mA ESD保护超过JESD 22 2000-V人体模型(A114-A) 200-V机型...

发表于 10-09 15:57 10次 阅读
SN74LVC1G240 具有三态输出的单路反向缓冲器/驱动器

74ACT11004 六路反向器

该设备包含六个独立的逆变器。它执行布尔函数Y = A \。 74ACT11004的特点是在-40°C至85°C的温度范围内工作。 特性 输入兼容TTL电压 流通式架构优化PCB布局 中心 - 引脚V CC 和GND配置最大限度地降低高速开关噪声 EPIC TM (增强型高性能注入式CMOS)1-um工艺 在125°C时典型的闩锁抗扰度500 mA 封装选项包括塑料小外形(DW),收缩小外形(DB)和薄收缩小外形(PW)封装和标准塑料(N)300密耳DIP EPIC是德州仪器公司的商标。 参数 与其它产品相比 反向缓冲器/驱动器   Technology Family VCC (Min) (V) VCC (Max) (V) Bits (#) Voltage (Nom) (V) F @ Nom Voltage (Max) (Mhz) ...

发表于 10-09 15:32 10次 阅读
74ACT11004 六路反向器

SN74LVCZ16240A 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

这个16位缓冲器/驱动器设计用于2.7 V至3.6 VV CC 操作。 < p> SN74LVCZ16240A专为提高三态存储器地址驱动器,时钟驱动器和面向总线的接收器和发送器的性能和密度而设计。 该器件可用作四个4位缓冲区,两个8位缓冲区或一个16位缓冲区。该器件提供反相输出。 输入可以从3.3 V或5 V器件驱动。此功能允许在混合3.3 V /5 V系统环境中将这些器件用作转换器。 在上电或断电期间,当V CC 介于0和0之间时1.5 V,器件处于高阻态。但是,为了确保1.5 V以上的高阻态,OE \应通过上拉电阻连接到V CC ;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 该器件完全适用于使用I off 和上电3的热插拔应用-州。 I off 电路禁用输出,防止断电时电流回流通过器件(V CC = 0 V)。上电和断电期间,上电三态电路将输出置于高阻态,从而防止驱动器冲突。 特性 德州仪器广播公司的成员?系列 工作电压范围为2.7 V至3.6 V 输入接受电压至5.5 V 3.3 ns时最大t pd 为4.2 ns V I off 和上电3态支持热插...

发表于 10-09 10:58 2次 阅读
SN74LVCZ16240A 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

SN74AUC1G240 具有三态输出的单路缓冲器/驱动器

该总线缓冲器门电路虽然专门针对1.65V至1.95VV CC 工作范围而特别设计,但可以在0.8 V至2.7VV CC 的范围内工作。 SN74AUC1G240是一款具有一个三态输出的单通道线路驱动器。当输出使能( OE )输入为高电平时,输出被停用。 为了确保上电或断电期间的高阻抗状态, OE 应通过一个上拉电阻器连接至V CC ;该电阻器的最小值由驱动器的电流吸收能力来决定。 NanoFree™封装技术是IC封装概念的一项重大突破,它将硅晶片用作封装。 该器件的技术规格针对采用I off 的部分断电应用而全面拟订。我 off 电路负责停用输出,从而可防止破坏性的电流在其断电时通过器件回流。 特性 采用德州仪器的NanoFree封装 专为1.8V工作电压而优化并具有3.6VI /O的电压容忍范围,旨在支持混合模式信号操作 我 off 支持部分断电模式操作 可在低于1V的电压下操作 最大t pd 为2.5ns(在1.8V时) 低功耗:10μA最大I CC ±8mA输出驱动(在1.8V时) ...

发表于 10-09 10:56 2次 阅读
SN74AUC1G240 具有三态输出的单路缓冲器/驱动器

MAX20067缓冲器及TFT-LCD的集成电源的介绍

本视频简要介绍MAX20067汽车级、3通道显示偏压IC,器件具有VCOM缓冲器、电平转换器和IC接....

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降压升压型控制器LT8390A和LT8391A可在紧凑空间调节高功率电压和电流

同步降压-升压型控制器具有通用性和高效率。它们可作为升压和降压控制器利用单个电感器产生高功率,从而保....

的头像 电机控制设计加油站 发表于 10-02 10:26 684次 阅读
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如何利用TENG在微弱机械驱动下高效率产生稳定高电压输出

以上高电压都可以在轻轻按压TENG的情况下实现稳定输出。研究人员还设计了实验方法,对上述高电压进行了....

的头像 IEEE电气电子工程师学会 发表于 09-28 11:55 461次 阅读
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三极管三种工作状态特点分析及判断

三极管有放大、饱和、截止三种工作状态,放大电路中的三极管是否处于放大状态或处于何种工作状态,对于学生....

的头像 电子设计 发表于 09-28 09:11 3107次 阅读
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如何测量并解决电压暂降问题呢?

电压暂降往往会导致制造设备停机或者烧毁,给工业制造带来极大的危害,那如何测量并解决电压暂降问题呢?

的头像 ZLG致远电子 发表于 09-25 09:21 2357次 阅读
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深入探讨功率MOSFET变化对电流和电压回路行为的影响

讨论功率MOSFET变化对两个回路(电流和电压)行为的影响。由于MOSFET只影响功率单元,所以理论....

的头像 汽车电子硬件设计 发表于 09-17 09:22 962次 阅读
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电气中的名词详细资料解释包括了电压,电流,电感等

本文档的主要内容详细介绍的是电气中的名词详细资料解释包括了电压,电流,电感,正弦交流电,三相交流电源....

发表于 09-17 08:00 149次 阅读
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cadence教程之Cadence Proteus常用器件中英文对照表详细直流免费下载

本文档的主要内容详细介绍的是cadence教程之Cadence Proteus常用器件中英文对照表资....

发表于 09-11 08:00 81次 阅读
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变频器输出电压怎么测

视频内容首先介绍了变频器输出电压测量的两种方案,分别是电流霍尔方案和线性光耦方案。其次介绍了变频器设....

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LED软灯条的类型、规格及安装介绍

硅胶全套管和PVC半套管采用硅胶卡扣+螺丝固定,安装时请标记比对后打好螺丝孔,然后将入墙壁虎钉入,最....

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LED日光灯的特点及优缺点介绍

目前传统照明灯具的缺点越来越明显,具体体现为耗电量大,热量多,不利于二氧化碳量的减少。而新型的照明工....

的头像 电子设计 发表于 09-10 08:39 895次 阅读
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高低温湿热试验箱使用的注意事项

高低温湿热试验箱不要放在阳光直接照射或其他热源直接辐射的场所。不要放置在灰尘多、有腐蚀性或可燃性气体....

发表于 09-09 09:19 182次 阅读
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发电机励磁系统的作用、特性及故障处理

随着电力系统规模的扩大,发电机励磁系统故障会导致整个电力系统的无法正常运行。本文通过对发电机励磁系统....

的头像 电子设计 发表于 09-06 09:26 823次 阅读
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动力电池SOC估算方法常见的有哪几种

电池技术发展至今,用来估算SOC的方法已经出现了很多种,既有传统的电流积分法、电池内阻法、放电试验法....

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如何根据型号选择固态继电器

由于固态继电器的型号,组成和结构特点的原因,在进行选择和使用的时候,应该注意不同产品或者型号的特殊性....

的头像 电子设计 发表于 09-05 08:01 1075次 阅读
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西门子200PID恒温控制问题解决方法

如使用温度变送器,要了解温度变送器测量范围,如0~100℃;输出电流范围4~20mA;分度号是什么,....

的头像 工控PLC网 发表于 09-04 17:39 1093次 阅读
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第一性原理计算在锂离子电池行业主要应用在哪几个方面

锂离子嵌入电压是锂离子电池的一个重要参数,而理想的材料是正极材料的电压平台足够高、负极材料的电压平台....

的头像 电子设计 发表于 09-04 08:59 1152次 阅读
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双极晶体管的静态工作特性

一个晶体管共基极,共发射极和共继点击三种接法,因而有三组工作热性曲线来完整地描述其工作性能,由于晶体....

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现场仪表如何实现防腐、防震与防尘?

化工仪表是必不可少的监视设备,化工仪表一方面能够起到维护化工生产线平稳运行的功能,另一方面还起到生命....

的头像 工控资料窝 发表于 09-03 15:28 533次 阅读
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