CN101925244B - 一种应用于高频无极荧光灯的镇流器电路 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于高频无极荧光灯领域,提供了一种应用于高频无极荧光灯的镇流器电路;包括:滤波电路、PFC电路、半桥谐振电路以及开路保护电路,开路保护电路包括:阻容降压单元、整流二极管、续流二极管、滤波单元和充电延时单元;阻容降压单元的输入端连接至半桥谐振电路的输出端,阻容降压单元的输出端连接至整流二极管的阳极,阻容降压单元的输出端还连接至续流二极管的阴极,续流二极管的阳极接地;滤波单元的输入端连接至整流二极管的阴极;充电延时单元的输入端连接至滤波单元的输出端,充电延时单元的输出端连接至PFC电路的过流保护端。本发明提供的镇流器电路采用开路保护电路使其具有开路、短路保护功能,且电路结构简单、可靠性高、成本低。
Description
技术领域
本发明属于高频无极荧光灯领域,尤其涉及一种应用于高频无极荧光灯的镇流器电路。
背景技术
目前高频无极荧光灯已经广泛应用于照明行业,针对高频无极荧光灯开发的镇流器电路大量应用,但从目前高频荧光灯镇流器的设计上存在如下缺陷:集成度不高,驱动电路板面积较大;电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)难以通过;功率因数低于0.9;不具备光源开路保护。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种具有开路、短路保护功能且成本低的应用于高频无极荧光灯的镇流器电路。
本发明实施例是这样实现的,一种应用于高频无极荧光灯的镇流器电路,包括:顺次连接的滤波电路、PFC电路、半桥谐振电路以及开路保护电路,所述开路保护电路的输出端连接至所述PFC电路的过流保护端;所述开路保护电路包括:阻容降压单元、整流二极管D7、续流二极管D5、滤波单元以及充电延时单元;所述阻容降压单元的输入端连接至所述半桥谐振电路的输出端,所述阻容降压单元的输出端连接至所述整流二极管D7的阳极,所述阻容降压单元的输出端还连接至所述续流二极管D5的阴极,所述续流二极管D5的阳极接地;所述滤波单元的输入端连接至所述整流二极管D7的阴极;所述充电延时单元的输入端连接至所述滤波单元的输出端,所述充电延时单元的输出端连接至所述PFC电路的过流保护端。
更进一步地,所述阻容降压单元包括:依次串联连接在所述半桥谐振电路的输出端与地之间的耦合电容C13、分压电阻R18和分压电阻R19,以及滤波电容C15;所述耦合电容C13与所述分压电阻R18的串联连接端通过所述滤波电容C15接地;所述分压电阻R18和所述分压电阻R19的串联连接端作为所述阻容降压单元的输出端连接至所述整流二极管D7的阳极和所述续流二极管D5的阴极。
更进一步地,所述滤波单元包括:电阻R16、电阻R17、电容C11以及电容C20;所述电阻R16的一端连接至所述整流二极管D7的阴极,所述电阻R16的一端还通过所述电容C20接地;所述电阻R16的另一端通过所述电阻R17接地;所述电容C11与所述电阻R17并联连接。
更进一步地,所述充电延时单元包括:电阻R23以及电容C16;所述电阻R23的一端连接至所述电阻R16的另一端,所述电阻R23的另一端通过所述电容C16接地,所述电阻R23的另一端作为所述充电延时单元的输出端连接至所述PFC电路的过流保护端。
更进一步地,所述PFC电路包括:变压器L1、MOS管Q1、电阻R4、电阻R5、二极管D4、控制芯片及其外围电路;所述变压器L1的初级绕组的一端作为所述PFC电路的输入端连接至所述滤波电路的输出端;所述变压器L1的次级绕组的一端接地,所述变压器L1的次级绕组的另一端通过所述电阻R4连接至所述控制芯片的电流过零检测端;所述MOS管Q1的漏极连接至所述变压器L1的初级绕组的另一端,所述MOS管Q1的源极接地,所述MOS管Q1的栅极通过所述电阻R5连接至所述控制芯片的PFC管门极驱动输出端;所述二极管D4的阳极连接至所述MOS管Q1的栅极,所述二极管D4的阴极连接至所述控制芯片的PFC管门极驱动输出端;电阻R11、电阻R12和电阻R13依次串联连接在所述变压器L1的初级绕组的另一端与地之间,所述电阻R12和所述电阻R13的串联连接端连接至所述控制芯片的直流电压检测端;所述控制芯片的直流电压检测端还通过电容C7接地,所述控制芯片的预热定时端通过电容C6接地,所述控制芯片的最小频率定时端通过依次串联连接的电阻R14和电容C18接地,所述电阻R14和所述电容C18的串联连接端通过电阻R15连接至所述控制芯片的预热频率定时端,所述电阻R14和所述电容C18的串联连接端还连接至所述控制芯片的振荡器定时端,所述控制芯片的补偿端连接至二极管D9的阴极,所述控制芯片的补偿端还通过电容C19接地,所述二极管D9的阳极接地;所述控制芯片的关断/灯寿检测端通过电容C9接地,所述控制芯片的电流检测输入端作为所述PFC电路的过流保护端连接至所述充电延时单元的输出端;所述控制芯片的信号地端接地,所述控制芯片的高端门极驱动浮动供电端与逻辑及低端门极驱动供电端连接后再通过电容C10连接至所述控制芯片的信号地端,所述控制芯片的高端门极驱动浮动供电端与逻辑及低端门极驱动供电端连接后还通过串联连接的电阻R9和电容C1接地,所述控制芯片的高端浮地端接地。
更进一步地,所述半桥谐振电路包括:变压器L2、电感L3、MOS管Q2、MOS管Q3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D6、二极管D8、电容C2、电容C3、电容C8、电容C14、电容C12、电阻R6、电阻R7和电阻R8;所述二极管D1的阳极连接至所述变压器L1的初级绕组的另一端,所述二极管D1的阴极通过依次串联连接的电容C2和电容C3接地,所述二极管D1的阴极还连接至所述MOS管Q2的漏极;所述MOS管Q2的栅极通过电阻R7连接至变压器L2的初级绕组的一端,所述MOS管Q2的源极连接至所述MOS管Q3的漏极,所述MOS管Q3的源极接地,所述MOS管Q3的栅极通过电阻R8连接至所述控制芯片的低端门极驱动输出端;所述二极管D6的阴极连接至所述MOS管Q2的栅极,所述二极管D6的阳极连接至变压器L2的初级绕组的一端;所述二极管D8的阴极连接至所述MOS管Q3的栅极,所述二极管D8的阳极连接至所述控制芯片的低端门极驱动输出端;所述变压器L2的次级绕组的一端接地,所述变压器L2的次级绕组的另一端通过依次串联连接的电容C8和电阻R6连接至所述控制芯片的高端门极驱动输出端;所述电感L3的一端连接至所述变压器L2的初级绕组的另一端,所述电感L3的另一端通过电容C14连接至LED灯,所述电感L3的另一端与电容C14连接的连接端作为所述半桥谐振电路的输出端连接至所述开路保护电路的输入端;二极管D2的阳极通过电容C12连接至所述电感L3的一端,所述二极管D2的阴极连接至所述电阻R9和所述电容C1的串联连接端;所述二极管D3的阴极连接至所述电感L3的一端,所述二极管D3的阳极接地。
本发明提供的镇流器电路采用开路保护电路使其具有开路、短路保护功能,且电路结构简单、可靠性高、成本低。
附图说明
图1是本发明实施例提供的镇流器电路的模块结构示意图;
图2是本发明实施例提供的镇流器电路中开路保护电路的电路图;
图3是本发明实施例提供的镇流器电路中滤波电路的电路图;
图4是本发明实施例提供的镇流器电路中PFC电路和半桥谐振电路的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的镇流器电路采用开路保护电路使其具有开路、短路保护功能,且电路结构简单、可靠性高、成本低。
本发明实施例提供的镇流器电路主要应用于40W高频无极荧光灯中,具有电压输入范围宽、功率因数高、可靠性高的特点。该镇流器电路的模块结构如图1所示,为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分,详述如下。
该镇流器电路包括:顺次连接的滤波电路1、PFC电路2、半桥谐振电路3以及开路保护电路4,其中开路保护电路4的输出端连接至PFC电路2的过流保护端。开路保护电路4的具体电路如图2所示,开路保护电路4包括:阻容降压单元41、整流二极管D7、续流二极管D5、滤波单元42以及充电延时单元43;阻容降压单元41的输入端连接至半桥谐振电路3的输出端,阻容降压单元41的输出端连接至整流二极管D7的阳极,阻容降压单元41的输出端还连接至续流二极管D5的阴极,续流二极管D5的阳极接地;滤波单元42的输入端连接至整流二极管D7的阴极;充电延时单元43的输入端连接至滤波单元42的输出端,充电延时单元43的输出端连接至PFC电路2的过流保护端。
在本发明实施例中,阻容降压单元41包括:依次串联连接在半桥谐振电路3的输出端与地之间的耦合电容C13、分压电阻R18和分压电阻R19以及滤波电容C15;耦合电容C13与分压电阻R18的串联连接端通过滤波电容C15接地;分压电阻R18和分压电阻R19的串联连接端作为阻容降压单元41的输出端连接至整流二极管D7的阳极和续流二极管D5的阴极。
在本发明实施例中,滤波单元42包括:电阻R16、电阻R17、电容C11以及电容C20;电阻R16的一端连接至整流二极管D7的阴极,电阻R16的一端还通过电容C20接地;电阻R16的另一端通过电阻R17接地;电容C11与电阻R17并联连接。
在本发明实施例中,充电延时单元43包括:电阻R23以及电容C16;电阻R23的一端连接至电阻R16的另一端,电阻R23的另一端通过电容C16接地,电阻R23的另一端作为充电延时单元43的输出端连接至PFC电路2的过流保护端。
图3示出了滤波电路1的具体电路,为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分,详述如下。
滤波电路1具体包括:保险丝F1、电阻R1、电阻R2、电容C24、电容CY1、电容CY2、电容CY3、电容CY4、电容C25、电容C21、电容C22、电容C23、变压器L4、变压器L5、电感L6、电感L7、二极管D11、二极管D12、二极管D13以及二极管D14;其中保险丝F1的一端连接至接线端子J1的正极,保险丝F1的另一端通过VK连接至接线端子J1的负极,保险丝F1的另一端还通过依次串联连接的电阻R1和电阻R2连接至接线端子J1的负极,保险丝F1的另一端还通过电容C24连接至接线端子J1的负极,保险丝F1的另一端还通过依次串联连接的电容CY1和电容CY2连接至接线端子J1的负极,电容CY1和电容CY2的串联连接端接地,保险丝F1的另一端还连接至变压器L4的初级绕组的一端,变压器L4的次级绕组的一端连接至接线端子J1的负极,变压器L4的初级绕组的另一端通过依次串联连接的电容CY3和电容CY4连接至变压器L4的次级绕组的另一端,电容CY3和电容CY4的串联连接端接地,变压器L4的初级绕组的另一端还与变压器L5的初级绕组一端连接,变压器L4的次级绕组的另一端还与变压器L5的次级绕组的一端连接,变压器L5的初级绕组的另一端通过电容C25连接至变压器L5的次级绕组的另一端,二极管D11与二极管D12串联连接,二极管D11与二极管D12的串联连接端通过电感L6连接至变压器L5的初级绕组的另一端,二极管D13与二极管D14串联连接,二极管D13与二极管D14的串联连接端通过电感L7连接至变压器L5的次级绕组的另一端,二极管D11的阳极与二极管D12的阴极串联,二极管D13的阳极与二极管D14的阴极串联,二极管D11的阴极与二极管D13的阴极连接后作为滤波电路1的输出端连接至PFC电路2的输入端,二极管D12的阳极与二极管D14的阳极均接地,电容C21、电容C22和电容C23分别并联连接在滤波电路1的输出端与地之间。滤波电路1为两模滤波电路,当市电AC220V经过接线端子J1输入后,经过两级共模滤波,一级差模滤波后全桥整流后输出给PFC电路2。
在本发明实施例中,PFC电路2和半桥谐振电路3的具体电路如图4所示,为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分,详述如下。
PFC电路2包括:变压器L1、MOS管Q1、电阻R4、电阻R5、二极管D4、控制芯片U1及其外围电路;变压器L1的初级绕组的一端作为PFC电路2的输入端连接至滤波电路1的输出端;变压器L1的次级绕组的一端接地,变压器L1的次级绕组的另一端通过电阻R4连接至控制芯片U1的电流过零检测端ZX引脚;MOS管Q1的漏极连接至变压器L1的初级绕组的另一端,MOS管Q1的源极接地,MOS管Q1的栅极通过电阻R5连接至控制芯片U1的PFC管门极驱动输出端PFC引脚;二极管D4的阳极连接至MOS管Q1的栅极,二极管D4的阴极连接至控制芯片U1的PFC管门极驱动输出端PFC引脚;电阻R11、电阻R12和电阻R13依次串联连接在变压器L1的初级绕组的另一端与地之间,电阻R12和电阻R13的串联连接端连接至控制芯片U1的直流电压检测端VBUS引脚;控制芯片的直流电压检测端VBUS引脚还通过电容C7接地,控制芯片U1的预热定时端CPH引脚通过电容C6接地,控制芯片的最小频率定时端RT引脚通过依次串联连接的电阻R14和电容C18接地,电阻R14和电容C18的串联连接端通过电阻R15连接至控制芯片U1的预热频率定时端RPH引脚,电阻R14和电容C18的串联连接端还连接至控制芯片U1的振荡器定时端CT引脚,控制芯片U1的补偿端COMP引脚连接至二极管D9的阴极,控制芯片U1的补偿端COMP引脚还通过电容C19接地,二极管D9的阳极接地;控制芯片U1的关断/灯寿检测端SD/EOL引脚通过电容C9接地,控制芯片U1的电流检测输入端CS引脚作为PFC电路2的过流保护端连接至充电延时单元43的输出端;控制芯片U1的信号地端COM引脚接地,控制芯片U1的高端门极驱动浮动供电端VB引脚与逻辑及低端门极驱动供电端VCC引脚连接后再通过电容C10连接至控制芯片U1的信号地端COM引脚,控制芯片U1的高端门极驱动浮动供电端VB引脚与逻辑及低端门极驱动供电端VCC引脚连接后还通过串联连接的电阻R9和电容C1接地,控制芯片U1的高端浮地端VS引脚接地。
半桥谐振电路3包括:变压器L2、电感L3、MOS管Q2、MOS管Q3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D6、二极管D8、电容C2、电容C3、电容C8、电容C14、电容C12、电阻R6、电阻R7和电阻R8;其中二极管D1的阳极连接至变压器L1的初级绕组的另一端,二极管D1的阴极通过依次串联连接的电容C2和电容C3接地,二极管D1的阴极还连接至MOS管Q2的漏极;MOS管Q2的栅极通过电阻R7连接至变压器L2的初级绕组的一端,MOS管Q2的源极连接至MOS管Q3的漏极,MOS管Q3的源极接地,MOS管Q3的栅极通过电阻R8连接至控制芯片U1的低端门极驱动输出端LO引脚;二极管D6的阴极连接至MOS管Q2的栅极,二极管D6的阳极连接至变压器L2的初级绕组的一端;二极管D8的阴极连接至MOS管Q3的栅极,二极管D8的阳极连接至控制芯片U1的低端门极驱动输出端LO引脚;变压器L2的次级绕组的一端接地,变压器L2的次级绕组的另一端通过依次串联连接的电容C8和电阻R6连接至控制芯片U1的高端门极驱动输出端HO引脚;电感L3的一端连接至变压器L2的初级绕组的另一端,电感L3的另一端通过电容C14连接至高频无极荧光灯,电感L3的另一端与电容C14连接的连接端作为半桥谐振电路3的输出端连接至开路保护电路4的输入端;二极管D2的阳极通过电容C12连接至电感L3的一端,二极管D2的阴极连接至电阻R9和所述电容C1的串联连接端;二极管D3的阴极连接至电感L3的一端,二极管D3的阳极接地。
为了更进一步地说明本发明实施例提供的镇流器电路,现结合图2、图3和图4详述其工作原理如下:
当市电AC220V经接线端子J1输入后,经过两级共模滤波,一级差模滤波后全桥整流后输出给PFC电路2,PFC电路2将电压升到400V,并根据负载状况进行PWM调节,由于选用集成的控制芯片U1,PFC电路2可以根据控制芯片U1的检测电路进行相应的保护功能。PFC电路2将电压升到稳定的400V后提供给半桥谐振电路3,半桥谐振电路3触发无极荧光灯光源,且维持光源正常工作;开路保护定啊路4是对光源寿命进行检测,进行开路保护,加上谐振电路的特点,灯具也具有短路保护功能。
耦合电容C13的一端连接在电感L3与电容C14连接的连接端,耦合电容C13的另一端通过串联连接的分压电阻R18和分压电阻R19接地,耦合电容C13的另一端还通过滤波电容C15接地;采样电压经过电阻R18和电阻R19串联分压后,再经过二极管D7整流后,经过电容C20滤波,再次经过电阻R16和电阻R17串联分压,然后经过电容C11滤波后,通过电阻R3和电容C16组成的RC充电延时电路43后输入到控制芯片U1的过流保护端CS。采用多级滤波和延时电路,将过流保护端CS的保护时间通过电阻R3和电容C16进行调节,达到有效防止灯具启动时过流保护端CS误动作。如果光源寿命到期或者光源意外损坏,过流保护端CS会采样到60次过电流信号,通过控制芯片U1内部逻辑电路,将控制芯片U1闭锁,从而关闭了半桥谐振电路3,进而达到保护镇流器的目的。由于采用了高集成度的控制芯片U1,该控制芯片U1将PFC功能和镇流器控制集成,大大减小了镇流器的面积,提高了功率因数,且考虑了EMI设计;经过试验通过了EMI测试标准。
本发明实施例提供的镇流器电路采用开路保护电路使其具有开路、短路保护功能,且电路结构简单、可靠性高、成本低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种应用于高频无极荧光灯的镇流器电路,其特征在于,包括:顺次连接的滤波电路、PFC电路、半桥谐振电路以及开路保护电路,所述开路保护电路的输出端连接至所述PFC电路的过流保护端;
所述开路保护电路包括:阻容降压单元、整流二极管D7、续流二极管D5、滤波单元以及充电延时单元;
所述阻容降压单元的输入端连接至所述半桥谐振电路的输出端,所述阻容降压单元的输出端连接至所述整流二极管D7的阳极,所述阻容降压单元的输出端还连接至所述续流二极管D5的阴极,所述续流二极管D5的阳极接地;
所述滤波单元的输入端连接至所述整流二极管D7的阴极;
所述充电延时单元的输入端连接至所述滤波单元的输出端,所述充电延时单元的输出端连接至所述PFC电路的过流保护端。
2.如权利要求1所述的镇流器电路,其特征在于,所述阻容降压单元包括:
依次串联连接在所述半桥谐振电路的输出端与地之间的耦合电容C13、分压电阻R18和分压电阻R19,以及滤波电容C15;
所述耦合电容C13与所述分压电阻R18的串联连接端通过所述滤波电容C15接地;
所述分压电阻R18和所述分压电阻R19的串联连接端作为所述阻容降压单元的输出端连接至所述整流二极管D7的阳极和所述续流二极管D5的阴极。
3.如权利要求2所述的镇流器电路,其特征在于,所述滤波单元包括:
电阻R16、电阻R17、电容C11以及电容C20;
所述电阻R16的一端连接至所述整流二极管D7的阴极,所述电阻R16的一端还通过所述电容C20接地;所述电阻R16的另一端通过所述电阻R17接地;
所述电容C11与所述电阻R17并联连接。
4.如权利要求3所述的镇流器电路,其特征在于,所述充电延时单元包括:
电阻R23以及电容C16;
所述电阻R23的一端连接至所述电阻R16的另一端,所述电阻R23的另一端通过所述电容C16接地,所述电阻R23的另一端作为所述充电延时单元的输出端连接至所述PFC电路的过流保护端。
5.如权利要求1所述的镇流器电路,其特征在于,所述PFC电路包括:
变压器L1、MOS管Q1、电阻R4、电阻R5、二极管D4、控制芯片及其外围电路;
所述变压器L1的初级绕组的一端作为所述PFC电路的输入端连接至所述滤波电路的输出端;
所述变压器L1的次级绕组的一端接地,所述变压器L1的次级绕组的另一端通过所述电阻R4连接至所述控制芯片的电流过零检测端;
所述MOS管Q1的漏极连接至所述变压器L1的初级绕组的另一端,所述MOS管Q1的源极接地,所述MOS管Q1的栅极通过所述电阻R5连接至所述控制芯片的PFC管门极驱动输出端;
所述二极管D4的阳极连接至所述MOS管Q1的栅极,所述二极管D4的阴极连接至所述控制芯片的PFC管门极驱动输出端;
电阻R11、电阻R12和电阻R13依次串联连接在所述变压器L1的初级绕组的另一端与地之间,所述电阻R12和所述电阻R13的串联连接端连接至所述控制芯片的直流电压检测端;
所述控制芯片的直流电压检测端还通过电容C7接地,所述控制芯片的预热定时端通过电容C6接地,所述控制芯片的最小频率定时端通过依次串联连接的电阻R14和电容C18接地,所述电阻R14和所述电容C18的串联连接端通过电阻R15连接至所述控制芯片的预热频率定时端,所述电阻R14和所述电容C18的串联连接端还连接至所述控制芯片的振荡器定时端,所述控制芯片的补偿端连接至二极管D9的阴极,所述控制芯片的补偿端还通过电容C19接地,所述二极管D9的阳极接地;所述控制芯片的关断/灯寿检测端通过电容C9接地,所述控制芯片的电流检测输入端作为所述PFC电路的过流保护端连接至所述充电延时单元的输出端;所述控制芯片的信号地端接地,所述控制芯片的高端门极驱动浮动供电端与逻辑及低端门极驱动供电端连接后再通过电容C10连接至所述控制芯片的信号地端,所述控制芯片的高端门极驱动浮动供电端与逻辑及低端门极驱动供电端连接后还通过串联连接的电阻R9和电容C1接地,所述控制芯片的高端浮地端接地。
6.如权利要求5所述的镇流器电路,其特征在于,所述半桥谐振电路包括:
变压器L2、电感L3、MOS管Q2、MOS管Q3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D6、二极管D8、电容C2、电容C3、电容C8、电容C14、电容C12、电阻R6、电阻R7和电阻R8;
所述二极管D1的阳极连接至所述变压器L1的初级绕组的另一端,所述二极管D1的阴极通过依次串联连接的电容C2和电容C3接地,所述二极管D1的阴极还连接至所述MOS管Q2的漏极;
所述MOS管Q2的栅极通过电阻R7连接至变压器L2的初级绕组的一端,所述MOS管Q2的源极连接至所述MOS管Q3的漏极,所述MOS管Q3的源极接地,所述MOS管Q3的栅极通过电阻R8连接至所述控制芯片的低端门极驱动输出端;
所述二极管D6的阴极连接至所述MOS管Q2的栅极,所述二极管D6的阳极连接至变压器L2的初级绕组的一端;
所述二极管D8的阴极连接至所述MOS管Q3的栅极,所述二极管D8的阳极连接至所述控制芯片的低端门极驱动输出端;
所述变压器L2的次级绕组的一端接地,所述变压器L2的次级绕组的另一端通过依次串联连接的电容C8和电阻R6连接至所述控制芯片的高端门极驱动输出端;
所述电感L3的一端连接至所述变压器L2的初级绕组的另一端,所述电感L3的另一端通过电容C14连接至LED灯,所述电感L3的另一端与电容C14连接的连接端作为所述半桥谐振电路的输出端连接至所述开路保护电路的输入端;
二极管D2的阳极通过电容C12连接至所述电感L3的一端,所述二极管D2的阴极连接至所述电阻R9和所述电容C1的串联连接端;
所述二极管D3的阴极连接至所述电感L3的一端,所述二极管D3的阳极接地。
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