CN105981241A - 具有一非对称组件的过电压保护的驱动电路的设计 - Google Patents
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Abstract
一种具有非对称组件的过电压保护的一驱动电路(1)的设计,可于连接至一输入终端I(2)的一主要电极I(5)、连接至一输入终端II(3)的一主要电极II(6),以及一辅助电极(7)的对称或非对称配置中启动一火花隙(4),其中,包括该火花隙(4)的主要电极I(5),通过一热感断路器(21)也通过一变阻器II(9)及一电容I(16)的并联结合连接至一非对称三极闪电避雷器(12)的一电极I(13),其中的一个中间电极(15)通过一变压器(18)的一初级线圈(20)连接至该火花隙(4)的主要电极II(6),其辅助电极(7)通过一变阻器I(8)连接至该非对称三极闪电避雷器(12)的一电阻II(14),此通过该变压器(18)的一次级线圈(19)连接至该火花隙(4)的主要电极II(6),于此同时,该热感断路器(21)以一热耦合(22)结构与该变阻器II(9)耦合,于此同时,该非对称三极闪电避雷器(12)的电压如下所述:介于该电极II(14)与该中间电极(15)之间的一静态点火电压U1高于介于该中间电极(15)与该电极I(13)之间的一静态点火电压U2。
Description
技术领域
本技术手段包括具有一非对称组件的过电压保护的驱动电路的设计,该非对称组件代表电子保护装置区域,其经设计以限制一保护分布网络内的过电压。该过电压保护包括一火花隙,其连接于终端I的输入端以及终端II的输入端,其中,该具有一非对称组件也即一非对称三极避雷器者的过电压保护装置的一驱动电路以三极连接于该火花隙。
背景技术
现代闪电避雷器的现有技术设计提供一有效火花隙,其具有可于脉冲过电压发生时快速启动该火花隙的一驱动电路。因其设计所致,该火花隙会快速地关闭,例如一旦当来自脉冲过电压的短暂过电压结束之后,使持续电流的流动受到干扰时。有各种驱动电路的设计可利用具有一变压器的一辅助电极,启动该火花隙主要电极I以及主要电极II之间的一放电作用。已知具有变压器的驱动电路的主要缺点在于,辅助电极与火花隙主要电极I或主要电极II之间的电流大小,因为变压器次级线圈的阻抗所大幅受限,因此使得驱动火花隙的必要时间延长;最终,变压器次级线圈可能受到变压器次级线圈导线的受限交叉点所导致的热过载所破坏,结果,过电压保护装置失去其功能,进一步因脉冲过电压而危害受保护的装置。
此种设计范例如US6111740《过电压保护统与勇于过电压保护统的过电压保护组件》所述,其中,过电压保护装置系统的特征在于,一火花隙设置于两个主要电极以及至少一辅助电极之间,该辅助电极连接至该驱动电路的驱动电压输出端。驱动电路具有一驱动电容、点火驱动组件以及具有初级与次级线圈的一变压器,来自次级线圈的输出代表来自驱动电路的一点火电压输出。此一设计的缺点在于次级线圈的高阻抗,限制了流经辅助电极以及其中一主要电极的电流流动,此过载可能导致驱动电路的损毁以及过电压保护装置的功能丧失。之后,于DE19914313《用于例如保护电子设备对于闪电放电所导致短暂过电压的过电压保护系统,其对具有热能以及/或动能过载关闭功能的点火电路提供监控设备》文件中,该点火电路延伸具有安全组件并可发出作业状况的信号。
另一现有过电压保护的驱动电路设计为FR2902579《电子安装保护装置如浪涌抑制器,具有一驱动单元自阻断状态通过火花隙,其中,火花隙抵抗电流循环至流通状态,其中,该隙使故障电流得以流入支路》的一构成部分,其针对串联的二过电压组件的同步驱动,这些过电压组件具有火花隙,其中,过电压电路包括二次级线圈。于此设计中,上述缺点更为严重。
US4683514《浪涌电压保护电路配置》显示一配置方式,其中,一保护电阻设置于一火花隙的辅助电极以及一变压器次级线圈之间,保护电阻部分保护该线圈不受损毁,然而,并于同时限制电流,例如该驱动电路的驱动电流,且同时,拱形稳定性也受到限制。
相似地,于US2003007303《用于排除因过电压所导致损害性干扰的抗压封装气隙配置》中所指示的过电压保护的驱动电路设计,仅代表一基本电路解决方案,变压器次级线圈高阻抗的缺点仍旧存在。
CZ25171《过电压的保护驱动电路设计》仅代表一经改善的电路设计,其仍存在次级线圈高阻抗的缺点。
发明内容
要大幅削除前述缺点,可通过具有非对称组件的过电压保护的驱动电路的设计,其于主要电极I连接至输入终端I、主要电极II,连接至输入终端II,以及一辅助电极间的一对称或非对称配置中启动一火花隙;其中,该设计的技术特征在于火花隙的主要电极I通过一热感断路器,也通过一并联结合的电阻器II以及电容I连接至一非对称三极闪电避雷器的电极I,该闪电避雷器的中间电极通过该变压器初级线圈连接至火花隙的主要电极II,其辅助电极通过变阻器I连接至非对称三极闪电避雷器的电极II,该闪电避雷器隙通过变压器的次级线圈连接至火花隙的主要电极II,其中,该热感断路器通过一热耦合结构耦合至变阻器II,同时,非对称三极闪电避雷器的垫压特征在于通过电极II与中间电极之间的静态点火电压U1高于中央电极与电极I之间的静态点火电压U2。
该过电压保护具有一火花隙,其包括主要电极I、主要电极II以及一辅助电极,以使主要电极I极主要电极II之间的崩溃更容易发生,此通过具有非对称组件的过电压保护的驱动电路的设计来达成。
此过电压保护驱动电路设计的优点在于提升了驱动可靠性,以及通过使用以一非对称三极避雷器购成的该非对称组件以提升该驱动电路的启动能力。
上述所提到的具有非对称组件的过电压保护的驱动电路经过修正的设计,包括连接非对称三极闪电避雷器的电极I与变阻器II的接点与变阻器II及电容I之间,以及与火花隙主要电极II之间的电容器II。
具有非对称组件的过电压保护的驱动电路的另一设计特征在于,在连接至输入终端I的主要电极I、连接至输入终端II的主要电极II,以及一辅助电极的对称或非对称配置中启动火花隙,其包括火花隙主要电极I,其通过一热感断路器以及变阻器II连接至非对称三极闪电避雷器的电极I,其中间电极通过一变压器初级线圈连接至火花隙的主要电极II,其辅助电极通过变阻器I连接至非对称三及闪电避雷器的电极II,而此通过变压器次级线圈连接至火花隙的主要电极II,其中电阻与电容I的串联结合的一端连接至热感断路器与变阻器II连接的接点,而另一端则连接至火花隙的主要电极II,且热感断路器以热耦合结构耦合至变阻器II,且同时,非对称三极闪电避雷器的电压如下所述:介于电极II与中间电极之间的静态点火电压U1高于介于中间电极与电极I之间的静态点火电压U2。
具有非对称组件的过电压保护的驱动电路的另一可能设计特征在于,在连接至输入终端I的主要电极I、连接至输入终端II的主要电极II,以及一辅助电极的对称或非对称配置中启动火花隙,其包括火花隙主要电极I,其通过一热感断路器,并也通过变阻器II及电容I的并联结合,连接至电压驱动组件的一极,该电压驱动组件的第二极通过变压器初级线圈连接于火花隙的主要电极II,其辅助电极通过变阻器I连接至非对称三极闪电避雷器的电极I,而此通过变阻器III连接至其中间电极,且该中间电极通过变压器次级线圈连接至火花隙的主要电极II,其连接至非对称三极闪电避雷器的电极II,其中,热感断路器以热耦合结构耦合至变阻器II,同时,非对称三极闪电避雷器的电压如下所述:介于电极II与中间电极之间的静态点火电压U1高于介于中间电极与电极I之间的静态点火电压U2。
上述所提到的具有非对称组件的过电压保护的驱动电路经过修正的设计,包括连接电压驱动组件与变阻器II的接点与电容I之间,以及与火花隙主要电极II之间的电容器II。
具有非对称组件的过电压保护的驱动电路的最后一可能设计特征在于,在连接至输入终端I的主要电极I、连接至输入终端II的主要电极II,以及一辅助电极的对称或非对称配置中启动火花隙,其包括火花隙主要电极I,该火花隙主要电极I通过一热感断路器以及变阻器II连接至电压驱动组件的一极,而其第二极通过变压器初级线圈连接至火花隙的主要电极II,其中,火花隙的辅助电极通过变阻器I连接至非对称三极闪电避雷器的电极I,且此通过变阻器III与其中间电极连接,该中间电极通过变压器次级线圈连接至火花隙的主要电极II,该主要电极II连接至非对称三极闪电避雷器的电极II,其中,电阻及电容I的串联结合的一端连接至热感断路器与变阻器II的接点,而另一端连接至火花隙主要电极II,其中,热感断路器以热耦合结构耦合至变阻器II,同时,非对称三极闪电避雷器的电压如下所述:介于电极II与中间电极之间的静态点火电压U1高于介于中间电极与电极I之间的静态点火电压U2。
具有非对称组件的过电压保护的驱动电路的设计,特征为具有一电压驱动组件,其优点为包括一二极避雷器或以驱动半导体的电源为基础的一二极电子电路。
附图说明
本案的技术解决方法以图式详细说明,其中,图1为具有非对称组件的过电压保护的驱动电路的设计电路图;
图2为具有非对称组件的过电压保护的驱动电路的设计的基础线路图,包括一变压器、非对称三极闪电避雷器、变阻器I、变阻器II、电容I以及一热感断路器;
图3为具有非对称组件的过电压保护的驱动电路的设计的基础线路图,包括一变压器、非对称三极闪电避雷器、变阻器I、变阻器II、电容I、电容II以及一热感断路器;
图4为具有非对称组件的过电压保护的驱动电路的设计的基础线路图,包括变压器18、一非对称三极闪电避雷器、变阻器I、变阻器II、电容I、电阻以及一热感断路器;
图5为具有非对称组件的过电压保护的驱动电路的设计的基础线路图,包括一变压器、非对称三极闪电避雷器、变阻器I、变阻器II、变阻器III、一二极闪电避雷器、电容I以及一热感断路器;
图6为具有非对称组件的过电压保护的驱动电路的设计的基础线路图,包括一变压器、非对称三极闪电避雷器、变阻器I、变阻器II、变阻器III、一二极闪电避雷器、电容I、电容II以及一热感断路器;
图7为具有非对称组件的过电压保护的驱动电路的设计的基础线路图,包括一变压器、非对称三极闪电避雷器、变阻器I、变阻器II、变阻器III、一二极闪电避雷器、电容I、电阻以及一热感断路器;
图8为非对称三极闪电避雷器上的电压系统。
具体实施方式
如图1所示,为具有非对称组件的过电压保护的驱动电路1的设计线路图,其包括一火花隙4,连接于输入终端I2与输入终端II3,其中具有非对称组件的过电压保护装置的驱动电路1以三极连接至火花隙4。
具有非对称组件的过电压保护的驱动电路1的设计,如图2所示,可于连接至输入终端I2的主要电极I5、连接至输入终端II3的主要电极II6,以及一辅助电极7的对称或非对称配置中启动火花隙4,其中,包括火花隙4的主要电极I5,其通过热感断路器21并通过变阻器II9及电容I16连接至非对称三极闪电避雷器12的电极I13,其中,间电极15通过变压器18的初级线圈20连接至火花隙4的主要电极II6,其辅助电极7通过变阻器I8连接至非对称三极闪电避雷器12的电极II14,而此通过变压器18的次级线圈19连接至火花隙4的主要电极II6,其中,热感断路器21以热耦合22结构与变阻器II9耦合,且于同时,非对称三极闪电避雷器12的电压如下所述:介于电极II14与中间电极15之间的静态点火电压U1高于介于中间电极15与电极I13之间的静态点火电压U2。
如图2所示,具有非对称组件的过电压保护的驱动电路1的设计的功能在于:没有过电压状况时,输入终端I2与输入终端II3之间存在一作业电压,而此一电压不足以于非对称三极闪电避雷器12的电极I13与中间电极15之间放电。假如于输入终端I2与输入终端II3之间发生脉冲过电压,一放电火花会发生于非对称三极闪电避雷器12的电极I13与中间电极15之间,其中,变阻器II9将降低其阻抗,且流经变压器18初级线圈20的电流脉冲会于其次级线圈19引起高电压,且该高电压通过变阻器I8经提供至火花隙4的辅助电极7,之后一放电火花会发生于火花隙4的辅助电极7与主要电极I5或主要电极II6之间。变阻器I8通过急剧降低其阻抗而协助维持放电。之后,由于火花隙4的主要电极I5与主要电极II6之间存在离子化空间,一放电火花会发生于火花隙4的主要电极I5与主要电极II6之间。随后,由于非对称三极闪电避雷器12的电极I13与中间电极15之间存在离子化空间,介于非对称三极闪电避雷器12的电极II14与中间电极15之间的空间也会受到离子化,而一放电火花会发生于电极II14与中间电极15之间,且两者之间的内部阻抗也会急剧降低,此即为变压器18的初级线圈20具有较低阻抗,而其所并联的变压器18的次级线圈19具有较高阻抗内部阻抗的原因,此大幅提升火花隙4辅助电极7中的电流,而此将提升启动作用的可靠度以及火花隙4辅助电极7的离子化效果。
随着火花隙4的主要电极I5及主要电极II6之间的电压下降,流经辅助电极7的电流也逐渐降低,变阻器I8将提升其阻抗,相似地,变阻器II9也会增加其阻抗,且此等两者最后都回归初始状态,火花隙4的辅助电极7与主要电极I5或主要电极II6之间的电流将会停止。非对称三极闪电避雷器12回归其原始状态,具有较高的内部阻抗。电容I16会提升驱动电路的动态性质。
当热过载以及不可容许的升温现象或变阻器II9过热时,热感断路器21会使过电压保护装置的驱动电路1自受保护的分布网络断开。
如图3所示,上述所提具有非对称组件的过电压保护的驱动电路1经过修正的设计包括:电容II17连接于非对称三极闪电避雷器12的电极I13与变阻器II9的接点与电容I16之间,与火花隙4主要电极II6之间。
如图4所示,具有非对称组件的过电压保护的驱动电路1的另一设计特征在于,在连接至输入终端I2的主要电极I5、连接至输入终端II3的主要电极II6,以及一辅助电极7的对称或非对称配置中启动火花隙4,其包括火花隙4主要电极I5,其通过一热感断路器21以及变阻器II9连接至非对称三极闪电避雷器12的电极I13,其中,间电极15通过一变压器18初级线圈20连接至火花隙4的主要电极II6,其辅助电极7通过变阻器I8连接至非对称三极闪电避雷器12的电极II14,而此通过变压器18次级线圈19连接至火花隙4的主要电极II6,其中,电阻23与电容I16的串联结合以其一端连接至热感断路器21与变阻器II9连接的接点,而其另一端则连接至火花隙4的主要电极II6,其中,热感断路器21以热耦合22结构耦合至变阻器II9,且于同时,非对称三极闪电避雷器12的电压情况为,介于电极II14与中间电极15之间的静态点火电压U1高于介于中间电极15与电极I13之间的静态点火电压U2。
如图5所示,具有非对称组件的过电压保护的驱动电路1的另一可能设计特征在于,在连接至输入终端I2的主要电极I5、连接至输入终端II3的主要电极II6,以及一辅助电极7的对称或非对称配置中启动火花隙4,其包括火花隙4主要电极I5,其通过一热感断路器21,并也通过变阻器II9及电容I16的并联结合,连接至电压驱动组件11的一极,该电压驱动组件的第二极通过变压器18初级线圈20连接于火花隙4的主要电极II6,其辅助电极7通过变阻器I8连接至非对称三极闪电避雷器12的电极I13,而此通过变阻器III10连接至其中间电极15,且该中间电极15通过变压器18次级线圈19连接至火花隙4的主要电极II6,且主要电极II6连接至非对称三极闪电避雷器12的电极II14,其中,热感断路器21以热耦合22结构耦合至变阻器II9,且于同时,非对称三极闪电避雷器12的电压情况为,介于电极II14与中间电极15之间的静态点火电压U1高于介于中间电极15与电极I13之间的静态点火电压U2。
如图6所示,上述所提具有非对称组件的过电压保护的驱动电路1经过修正的设计,包括一电容II17,其连接电压驱动组件11与变阻器II9的接点与电容I16之间,以及与火花隙4主要电极II6之间。
如图7所示,上述具有非对称组件的过电压保护的驱动电路1的设计后者,在连接至输入终端I2的主要电极I5、连接至输入终端II3的主要电极II6,以及一辅助电极7的对称或非对称配置中启动火花隙4,其包括火花隙4主要电极I5,其中,主要电极I5通过一热感断路器21以及变阻器II9连接至电压驱动组件11的一极,而其第二极通过变压器18初级线圈20连接至火花隙4的主要电极II6,其辅助电极7通过变阻器I8连接至非对称三极闪电避雷器12的电极I13,且此通过变阻器III10连接至其中间电极15,该中间电极15通过变压器18次级线圈19连接至火花隙4的主要电极II6,且该主要电极II6连接至非对称三极闪电避雷器12的电极II14,其中,电阻23及电容I16的串联结合通过其一端连接至热感断路器21与变阻器II9的接点,而其另一端连接至火花隙4主要电极II6,其中,热感断路器21以热耦合22结构与变阻器II9耦合,于此同时,非对称三极闪电避雷器12的电压情况为,介于电极II14与中间电极15之间的静态点火电压U1高于介于中间电极15与电极I13之间的静态点火电压U2。
如图5、图6或图7所示的具有非对称组件的过电压保护的驱动电路1的设计,其优点在于其包括电压驱动组件11,因为可具有一二极避雷器或以驱动半导体的电源为基础的一二极电子电路。
关于串联的电路组件,如图4或图7所示,电阻23及电容I16,或为图7所示的变阻器II9、电压驱动组件11及变压器18的初级线圈20,即使这些电路组件以不同次序进行串联,仍然可维持驱动电路1的设计的功能性。
如图8所示,为非对称三极闪电避雷器12的电压,其中,介于电极II14与中间电极15之间的静态点火电压U1高于介于中间电极15与电极I13之间的静态点火电压U2,此于具有非对称组件的过电压保护的驱动电路1的所有设计方式中都为必须达到的特征,其中,该非对称组件包括非对称三极避雷器12。
产业适用性
本案所提供具有非对称组件的过电压保护的驱动电路的设计,可用于连接至分布网络的设备存在过电压风险的所有情况,尤其特指雷击电流所造成的过电压风险。相较于现有设计方式,本案的解决方案特征在于经改良的驱动能力,可缩短点燃火花隙所需要的时间,同时,降低热过载所造成变压器次级线圈损坏的风险,借以整体性预防过电压保护受损所造成的后续损害。
Claims (7)
1.一种具有非对称组件的过电压保护的一驱动电路(1)的设计,可于连接至一输入终端I(2)的一主要电极I(5)、连接至一输入终端II(3)的一主要电极II(6),以及一辅助电极(7)的对称或非对称配置中启动一火花隙(4),其中:
该火花隙(4)的主要电极I(5),通过一热感断路器(21)也通过一变阻器II(9)及一电容I(16)的并联结合连接至一非对称三极闪电避雷器(12)的一电极I(13),其中的一个间电极(15)通过一变压器(18)的一初级线圈(20)连接至该火花隙(4)的主要电极II(6),其辅助电极7通过一变阻器I(8)连接至该非对称三极闪电避雷器(12)的一电极II(14),此通过该变压器(18)的一次级线圈(19)连接至该火花隙(4)的主要电极II(6),于此同时,该热感断路器(21)以一热耦合(22)结构与该变阻器II(9)耦合,于此同时,该非对称三极闪电避雷器(12)的电压如下所述:介于该电极II(14)与该中间电极(15)之间的一静态点火电压U1高于介于该中间电极(15)与该电极I(13)之间的一静态点火电压U2。
2.如权利要求书1所述的具有非对称组件的过电压保护的驱动电路1的设计,其包括一电容II(17),该电容II(17)连接于该非对称三极闪电避雷器(12)的电极I(13)与该变阻器II(9)的接点与该电容I(16)之间,以及与该火花隙(4)的主要电极II6之间。
3.一种具有非对称组件的过电压保护的一驱动电路(1)的设计,可于连接至一输入终端I(2)的一主要电极I(5)、连接至一输入终端II(3)的一主要电极II(6),以及一辅助电极(7)的对称或非对称配置中启动一火花隙(4),其中:
该火花隙(4)的主要电极I(5),通过一热感断路器(21)以及一变阻器II(9)连接至一非对称三极闪电避雷器(12)的一电极I(13),其中的一个中间电极(15)通过一变压器(18)的一初级线圈(20)连接至该火花隙(4)的主要电极II(6),其辅助电极(7)通过变阻器I(8)连接至非对称三极闪电避雷器(12)的电极II(14),而此通过该变压器(18)的一次级线圈(19)连接至该火花隙(4)的主要电极II(6),其中,一电阻(23)与一电容I(16)的串联结合自其一端连接至该热感断路器(21)与该变阻器II(9)连接的接点,而自其另一端则连接至该火花隙(4)的主要电极II(6),其中,该热感断路器(21)以一热耦合(22)结构与该变阻器II(9)耦合,于此同时,该非对称三极闪电避雷器(12)的电压情况为,介于该电极II(14)与该中间电极(15)之间的一静态点火电压U1高于介于该中间电极(15)与该电极I(13)之间的一静态点火电压U2。
4.一种具有非对称组件的过电压保护的一驱动电路(1)的设计,可于连接至一输入终端I(2)的一主要电极I(5)、连接至一输入终端II(3)的一主要电极II(6),以及一辅助电极(7)的对称或非对称配置中启动一火花隙(4),其中:
该火花隙(4)的主要电极I(5),其通过一热感断路器(21),并也通过一变阻器II(9)及一电容I(16)的并联结合连接至一电压驱动组件(11)的一极,而其第二极通过一变压器(18)的一初级线圈(20)连接于该火花隙(4)的主要电极II(6),其辅助电极(7)通过一变阻器I(8)连接至一非对称三极闪电避雷器(12)的一电极I(13),而此通过一变阻器III(10)连接至其中的一个中间电极(15),且此电极通过该变压器(18)一次级线圈(19)连接至该火花隙(4)的主要电极II(6),且主要电极II(6)连接至该非对称三极闪电避雷器(12)的一电极II(14),其中,该热感断路器(21)以一热耦合(22)结构与该变阻器II(9)耦合,于此同时,该非对称三极闪电避雷器(12)的电压情况为,介于该电极II(14)与该中间电极(15)之间的一静态点火电压U1高于介于该中间电极(15)与该电极I(13)之间的一静态点火电压U2。
5.如权利要求书4所述的具有非对称组件的过电压保护的驱动电路(1)的设计,其包括一电容II(17),该电容II(17)连接于该电压驱动组件(11)与该变阻器II(9)的接点与该电容I(16)之间,以及与该火花隙(4)主要电极II(6)之间。
6.一种具有非对称组件的过电压保护的一驱动电路(1)的设计,可于连接至一输入终端I(2)的一主要电极I(5)、连接至一输入终端II(3)的一主要电极II(6),以及一辅助电极(7)的对称或非对称配置中启动一火花隙(4),其中:
该火花隙(4)的主要电极I(5),通过一热感断路器(21)也通过一变阻器II(9)连接至一电压驱动组件(11)的一极,而其第二极通过一变压器(18)的一初级线圈(20)连接至该火花隙(4)的主要电极II(6),且其连接至该非对称三极闪电避雷器(12)的电极II(14),其辅助电极7通过一变阻器I(8)连接至一非对称三极闪电避雷器(12)的一电极I(13),其通过一变阻器III(10)连接至其一中间电极(15),该中间电极(15)通过该变压器(18)的一次级线圈(19)连接至该火花隙(4)的主要电极II(6),且该主要电极II(6)连接至该非对称三极闪电避雷器(12)的电极II(14),其中,电阻(23)及电容I(16)的串联结合自其一端连接至该热感断路器(21)与该变阻器II(9)的接点,而其另一端连接至该火花隙(4)的主要电极II(6),其中,该热感断路器(21)以一热耦合(22)结构与该变阻器II(9)耦合,于此同时,该非对称三极闪电避雷器(12)的电压情况为,介于该电极II(14)与该中间电极(15)之间的一静态点火电压U1高于介于该中间电极(15)与该电极I(13)之间的一静态点火电压U2。
7.如权利要求书4至6任一项所述的具有非对称组件的过电压保护的驱动电路(1)的设计,其包括一电压驱动组件(11),该组件的优点在于具有一二极避雷器或以驱动半导体的电源为基础的一二极电子电路。
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