CN202435015U - 电源系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电源系统,其包括一外部输入电源、一电源转换器和一保护电路。所述保护电路包括一触发电路和一通断控制及指示电路。所述外部输入电源连接触发电路和通断控制及指示电路。所述通断控制及指示电路连接电源转换器。所述电源转换器连接触发电路。所述触发电路连接通断控制及指示电路。本实用新型提供的电源系统可以在所述电源转换器输出的多个直流电压发生短路时,给予灯光闪烁指示,有效防止电源系统因长时间过流而烧毁。

Description

电源系统
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域,特别涉及一种电源系统。
背景技术
电源系统是一种向电子设备提供功率的装置,也称电源供应器。电源系统功率的大小、电流和电压是否稳定,将直接影响电子设备的工作性能和使用寿命。在要求节能环保的前提下,一般都采用低压的方式来降低集成电路的功耗,并且将各种不同功能的集成电路,最终都集成到一个集成电路(Integrated Circuit, IC)里面。这样一来,就不可避免的要提供具有多路不同输出电压的电源系统来满足硬件平台的要求。目前比较常用的输出电压有: DC24V、DC12V、DC5V、DC3.3V、DC1.8V、DC1.5V、DC1.2V和DC1.0V。
随着输出电压种类的逐渐增多,问题也随之而来:输出电压的种类多了,在使用过程中难免会出现各组输出电压间及输出电压与地之间的短路问题。一旦出现短路问题,电源系统中会产生很大的电流,长时间的过流会造成元器件的和集成电路中线路板的烧毁,对产品的可靠性产生不良影响。
有鉴于此,需要提供一种新的电源系统。
实用新型内容
鉴于上述现有技术的不足之处,本实用新型的目的在于提供一种电源系统的短路保护电路,以解决现有技术的电源系统在使用过程中出现短路,从而造成电子设备损坏的问题。
为了达到上述目的,本实用新型采取了以下技术方案:
一种电源系统,其包括一外部输入电源、一电源转换器和一保护电路。所述保护电路包括一触发电路和一通断控制及指示电路。所述外部输入电源连接触发电路和通断控制及指示电路,输入一第一直流电压给触发电路和通断控制及指示电路。所述通断控制及指示电路连接电源转换器,保持输出或者周期性地输出上述第一直流电压给电源转换器。所述电源转换器连接触发电路,输出由第一直流电压转换的多个直流电压给触发电路。所述触发电路连接通断控制及指示电路,输出触发信号至通断控制及指示电路。
所述电源系统中,所述多个直流电压为至少两种不同的直流电压,所述触发电路包括两个电压输入端,上述两个电压输入端分别接收其中两种直流电压。
所述电源系统中,所述触发电路进一步包括三个分压电阻、二个二极管、一第一三极管和一分压电路,所述三个分压电阻串联在外部输入电源和地之间,所述两个二极管的阳极分别连接相邻两个分压电阻之间的电压节点,阴极分别连接两个电压输入端,第一三极管的发射极通过上述分压电路连接外部输入电源,集电极接地,基极连接其中一二极管的正极。
所述电源系统中,所述触发电路进一步包括三个分压电阻、二个二极管、一第一三极管和一分压电路,所述三个分压电阻串联在外部输入电源和地之间,所述两个二极管的阳极分别连接相邻两个分压电阻之间的电压节点,阴极分别连接两个电压输入端,第一三极管的发射极连接其中一二极管的正极,集电极接地,基极通过上述分压电路连接外部输入电源。
所述电源系统中,所述电源转换器输出的直流电压有4种,分别为12V、5V、3.3V和1.8V,所述触发电路包括外部电源输入端、第一电压输入端、第二电压输入端、第三电压输入端和第四电压输入端,上述外部电源输入端接收第一直流电压,上述四个电压输入端分别接收12V、5V、3.3V和1.8V的直流电压。
所述电源系统中,所述触发电路进一步包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一三极管和一分压电路;第一三极管的发射极通过上述分压电路连接外部输入电源,集电极接地,基极连接第三二极管的正极;所述第一二极管的正极通过第一分压电阻连接外部输入电源,负极连接第一电压输入端;所述第二二极管的正极通过第二分压电阻连接第一二极管的正极,负极连接第二电压输入端;所述第三二极管的正极通过第三分压电阻连接第二二极管的正极,负极连接第三电压输入端;所述第四二极管的正极通过第四分压电阻连接第三二极管的正极,也通过第五分压电阻接地,负极连接第四电压输入端。
所述电源系统中,所述通断控制及指示电路电源开关电路包括第二三极管、第三三极管、MOS管和发光二极管,所述第二三极管的基极连接第一三极管的集电极;发射极接地,集电极连接第一三极管的发射极;所述第三三极管的基极连接第一三极管的发射极,发射极接地,集电极连接MOS管的栅极;所述MOS管的栅极通过一电阻连接其源极,源极连接外部输入电源,漏极连接电源转换器,漏极也经由发光二极管接地。
所述电源系统中,所述触发电路进一步包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻、第一三极管和一分压电路;所述第一二极管的正极通过第一分压电阻连接外部输入电源,负极连接第一电压输入端;所述第二二极管的正极通过第二分压电阻连接第一二极管的正极,负极连接第二电压输入端;所述第三二极管的正极通过第三分压电阻连接第二二极管的正极,负极连接第三电压输入端;所述第四二极管的正极通过第四分压电阻连接第三二极管的正极,也通过第五分压电阻接地,负极连接第四电压输入端;所述第一三极管的集电极接地,发射极连接第二二极管的正极;基极经由上述分压电路连接外部输入电源。
所述电源系统中,所述通断控制及指示电路电源开关电路包括第二三极管、MOS管和发光二极管;所述第二三极管的基极连接第一三极管的集电极,发射极接地,集电极连接MOS管的栅极;所述MOS管的栅极通过一电阻连接其源极,源极连接外部输入电源,漏极连接电源转换器,漏极也经由发光二极管接地。
所述电源系统中,所述第一三极管为PNP型三极管,第二三极管为NPN型三极管,所述MOS管为P沟道场效应管。
相较于现有技术,本实用新型提供的电源系统可以在所述电源转换器输出的多个直流电压发生短路时,给予灯光闪烁指示,有效防止电源系统因长时间过流而烧毁,从而提高了系统的可靠性。
附图说明
图1是本实用新型第一实施例的电源系统的结构框图。
图2是本实用新型第一实施例的电源系统的触发电路的电路图。
图3为本实用新型第一实施例的电源系统的通断控制及指示电路的电路图。
图4是本实用新型第二实施例的电源系统的保护电路的电路图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种电源系统。为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
请参阅图1,图1是本实用新型第一实施例的电源系统的结构框图。所述电源系统包括一外部输入电源10、一电源转换器20和一保护电路(未标号)。所述保护电路包括一触发电路100和一通断控制及指示电路200。所述外部输入电源10连接所述触发电路100、所述通断控制及指示电路200和一外接的电子设备(图未示),输出一第一直流电压(一般为外接的电子设备工作所需的电压)至所述触发电路100、所述通断控制及指示电路200和电子设备。本实施例中,第一直流电压为DC24V。所述通断控制及指示电路200连接电源转换器20,保持输出或者周期性地输出第一直流电压至电源转换器20。所述电源转换器20连接上述触发电路100,将其接收地第一直流电压转换成多个不同的直流电压,分别输出到触发电路100和电子设备中去。上述通断控制及指示电路200可以在多个直流电压短路时进行指示。
所述触发电路100输出触发信号至通断控制及指示电路200,所述触发电路100用于在多个直流电压短路(直流电压之间短路或者直流电压对地短路)时控制所述通断控制及指示电路200周期性的输出第一直流电压;在多个直流电压未短路的情况下控制所述通断控制及指示电路200保持输出第一直流电压。
请参阅图2,是图1所示电源系统的触发电路的电路图。所述触发电路包括外部电源输入端11、第一电压输入端41、第二电压输入端42、第三电压输入端43和第四电压输入端44。
上述外部电源输入端11连接所述外部输入电源10,用于接收24V的第一直流电压。其它四个电压输入端41、42、43、44连接所述电源转换器20,用于接收电源转换器20输出的4种直流电压。在本实施例中,第一电压输入端41接收12V直流电压。第二电压输入端42接收5V直流电压。第三电压输入端43接收3.3V直流电压。第四电压输入端44接收1.8V直流电压。
所述触发电路100进一步包括第一触发信号输出端31、第二触发信号输出端32、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一分压电阻R11、第二分压电阻R12、第三分压电阻R13、第四分压电阻R14、第五分压电阻R15、第一电阻R1、第二电阻R2和第一三极管Q1。所述第一二极管D1的正极通过第一分压电阻R11连接外部电源输入端11,负极连接第一电压输入端41;所述第二二极管D2的正极通过第二分压电阻R12连接第一二极管D1的正极,负极连接第二电压输入端42;所述第三二极管D3的正极通过第三分压电阻R13连接第二二极管D2的正极,负极连接第三电压输入端43;所述第四二极管D4的正极通过第四分压电阻R14连接第三二极管D3的正极,也通过第五分压电阻R15接地,负极连接第四电压输入端44。
所述第一分压电阻R11为15 KΩ,所述第二分压电阻R12为8.2 KΩ,所述第三分压电阻R13为2.2KΩ,所述第四分压电阻R14为1.8 KΩ,所述第五分压电阻R15为2.2 KΩ。利用上述五个分压电阻的电阻值的设置,使得在多个直流电压未短路的情况下,第一二极管D1正极电压是12V,第二二极管D2正极电压是5V,第三二极管D3正极电压为3.3V,第四二极管D4正极电压为1.8V,四个二极管D1、D2、D3、D4都处于非导通状态。
请继续参阅图2,所述第一三极管Q1是PNP型三极管,其集电极c1经由第一电阻R1接地,也连接第一触发信号输出端31,基极b1通过第二电阻R2连接第三二极管D2的正极;发射极e1在电源系统上电后保持接收一3.3V的直流电压,也连接第二触发信号输出端32。本实施例中,发射极e1经由一分压电路21连接外部输入电源11,所述分压电路21使发射极e1的电压维持在3.3V。在本实施例中,所述分压电路包括两个电阻,其串联于外部输入电源11和地之间。在其它实施例中,所述上述发射极可以直接连接一3.3V的直流电源(图未示),只要该直流电源可以在电源系统上电后保持提供3.3V的直流电压即可。所述第一电阻R1为10 KΩ,所述第二电阻R2为10KΩ。 
请继续参阅图3,其为本实用新型实施例的通断控制及指示电路200的示意图。所述通断控制及指示电路200包括一连接电源转换器20的电压输出端51、第二三极管Q2、第三三极管Q3、场效应管MOS、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和发光二极管LED。所述第二三极管Q2的基极b2通过第三电阻R3连接第一触发信号输出端31,发射极e2接地,集电极c2连接第二触发信号输出端32。所述第三三极管Q3的基极b3通过第四电阻R4连接第二三极管Q2的集电极c2,发射极e3接地,集电极c3通过第七电阻R7连接MOS管的栅极。所述MOS管的栅极通过第六电阻R6连接其源极,源极连接外部输入电源10,漏极连接电压输出端。所述第五电阻R5的一端连接所述电压输出端51,另一端通过发光二极管LED接地。
所述第二三极管Q2、第三三极管Q3为NPN型三极管。所述场效应管MOS为P沟道场效应管。所述第三电阻R3为1 KΩ,第四电阻R4为1 KΩ,第五电阻R5为20KΩ,第六电阻R6为1KΩ,第七电阻R7为100KΩ。
本实施例中,所述通断控制及指示电路200可进一步包括一第一电容C1、一第二电容C2、一第三电容C3和一第四电容C4,所述第一电容C1和第二电容C2并联,连接于外部输入电源10和地之间。所述第三电容C3和第四电容C4并联,连接于所述电压输出端51和地之间。
上述电源系统的保护电路的工作原理如下:
当多个直流电压都未短路时,所述第一二极管D1正极电压是12V,第二二极管D2正极电压是5V,第三二极管D3正极电压为3.3V,第四二极管D4正极电压为1.8V。因此,第一三极管Q1的基极是一高电平,第一三极管Q1截止。第二三极管Q2的基极是一低电平,也截止。第三三极管Q3的基极是一高电平,第三三极管Q3导通。场效应管MOS的栅极电平被拉低,场效应管MOS导通。因此通断控制及指示电路200的电压输出端输出DC 24V,发光二极管LED被点亮。
当任意一直流电压短路时, 其对应的二极管就会正向导通,并且将与之连接的电阻的节点电压钳制在0.7V。例如:第一电压输入端接收的12V直流电压对地短路时,则第一二极管D1会正向导通,第一分压电阻与第一二极管之间的节点电压为0.7V。当任意两个分压电阻的节点电压被钳制在0.7V时,第一三极管Q1的基极电压将远低于3.3V,第一三极管Q1导通,从而使第一三极管Q1的集电极a1电压变为高电平,触发后段通断控制及指示电路200的第二三极管Q2导通。
当任意两个直流电压之间短路时,例如第一电压输入端41接收的12V直流电压与第二电压输入端42接收的5V直流电压之间短路时,因为有电压差的存在,短路电流会相当大,而引起电压下降,而当第一电压输入端41的电压下降时,引起其所对应的第一二极管D1正向导通,触发第一分压电阻R11和第二分压电阻R12之间的节点电压下降,从而使第一三极管Q1导通,集电极c1电压变成高电平,触发后段通断控制及指示电路200的第二三极管Q2导通。
当第二三极管Q2导通时,所述第三三极管Q3的基极b3为低电平,第三三极管Q3处于截止状态,所述场效应管MOS的栅极电平被第六电阻R6拉高,使场效应管MOS处于截止状态,因此,外部输入电源10与电压输出端之间断开,发光二极管LED熄灭。此时,由于电压输出端51已不再输出24V直流电压,故电源转换器20不能再输出多个直流电压,因此触发电路100的多个电压输入端都不再接收直流电压,触发电路100又回到了初始状态。因此,第一三极管Q1又回到截止状态,从而使第二三极管Q2截止,第三三极管Q3导通,场效应管MOS导通,发光二级管LED又被点亮。如此反复,使得发光二级管LED不停地闪烁。
相较于现有技术,本实用新型提供的电源系统可以在所述电源转换器20输出的多个直流电压发生短路时,给予灯光闪烁指示,有效防止电源系统因长时间过流而烧毁,从而提高了系统的可靠性。
请继续参阅图4,图4为本实用新型第二实施例的电源系统的保护电路的电路图。第二实施例的电源系统的保护电路与第一实施例的电源系统的保护电路类似,其区别之处在于:触发电路的第一三极管的连接方式不同,第一实施例的触发电路100输出的是由低到高的电平变化(即短路时,其输出的电平由低变为高),第二实施例的触发电路输出的是由高到低的电平变化(即短路时,其输出的电平由高变为低)。相应的,通断控制及指示电路的元件连接也有所改变。
具体来说,所述第二实施例的触发电路包括外部电源输入端11'、第一电源输入端41'、第二电源输入端42'、第三电源输入端43'、第四电源输入端44'、第一二极管D1'、第二二极管D2'、第三二极管D3'、第四二极管D4'、第一分压电阻R11'、第二分压电阻R12'、第三分压电阻R13'、第四分压电阻R14'、第五分压电阻R15'、第一电阻R1'和第一三极管Q1'。所述外部电源输入端11'连接外部输入电源。所述第一二极管D1'的正极通过第一分压电阻R11'连接外部电源输入端11',负极连接第一电源输入端41';所述第二二极管D2'的正极通过第二分压电阻R12'连接第一二极管D1'的正极,负极连接第二电源输入端42';所述第三二极管D3'的正极通过第三分压电阻R13'连接第二二极管D2'的正极,负极连接第三电源输入端43';所述第四二极管D4'的正极通过第四分压电阻R14'连接第三二极管D3'的正极,也通过第五分压电阻R15'接地,负极连接第四电源输入端44'。所述第一三极管Q1'是PNP型三极管,其集电极c1'经由第一电阻R1'接地,发射极e1'连接第二二极管D2'的正极;基极b1 '经由一分压电路21 '连接外部电源输入端11。
与此对应地是,通断控制及指示电路包括一与电源转换器(图未示)连接的电压输出端51'、一第二三极管Q2 '、一场效应管MOS '、一第二电阻R2 '、一第三电阻R3 '、一第四电阻R4 '、一第五电阻R5 '和发光二极管LED '。所述第二三极管Q2 '的基极b2 '通过第二电阻R2 '连接第一三极管Q1 '的集电极c1 ',发射极e2 '接地,集电极c2 '通过第五电阻R5 '连接场效应管MOS '的栅极。所述MOS'的栅极通过第四电阻R4 '连接其源极,源极连接外部输入电源10,漏极连接电压输出端51,所述第三电阻R3 '的一端连接所述电压输出端51,另一端通过发光二极管LED '接地。另外,所述第二三极管Q1 '为PNP型三极管,所述第二三极管Q2 '为NPN型三极管,所述场效应管MOS '为P沟道场效应管。
上述电源系统的保护电路的工作原理如下:
当多个直流电压都未短路时,第一三极管Q1'的发射极e1'是一高电平,第一三极管Q1'导通。第二三极管Q2'的基极是一高电平,导通。场效应管MOS'的栅极电平被拉低,场效应管MOS'导通。因此通断控制及指示电路的电压输出端51输出DC 24V,发光二极管LED'被点亮。
当任意一直流电压短路或者两个直流电压之间短路时,第一三极管Q1'的发射极e1'电压会降低,第一三极管Q1'截止,从而使第二三极管Q2'也截止,所述场效应管MOS'的栅极电平被第四电阻R4 '拉高,使场效应管MOS'处于截止状态。因此,外部输入电源10'与电压输出端51'之间断开,发光二极管LED'熄灭。此时,触发电路又回到了初始状态,发光二级管LED'又被点亮。如此反复,使得发光二级管LED'不停地闪烁。
本实用新型的电压系统并不限于以上实施例所述,例如:上述实施例中所揭示的电源转换器输出4种不同的直流电压,触发电路具有四个电压输入端,只是为了举例说明,在实际应用中,可根据需要更改直流电压的种类及电压输入端的数量,只需调整串联的分压电阻的个数和相应节点电压即可。例如第一实施例电源系统的触发电路也可以只包括两个电压输入端、三个分压电阻、二个二极管、一第一三极管和一分压电路,所述三个分压电阻串联在外部输入电源和地之间,所述两个二极管的阳极分别连接相邻两个分压电阻之间的电压节点,阴极分别连接两个电压输入端,第一三极管的发射极通过上述分压电路连接外部输入电源,集电极接地,基极连接其中一二极管的正极。只需调整参数,使上述第一三极管在当多个直流电压都未短路时截止,在任一直流电压短路时导通即可。
同理,第二实施例电源系统的触发电路也可以只包括两个电压输入端、三个分压电阻、二个二极管、一第一三极管和一分压电路,所述三个分压电阻串联在外部输入电源和地之间,所述两个二极管的阳极分别连接相邻两个分压电阻之间的电压节点,阴极分别连接两个电压输入端,第一三极管的发射极连接其中一二极管的正极,集电极接地,基极通过上述分压电路连接外部输入电源。只需调整参数,使上述第一三极管在当多个直流电压都未短路时导通,在任一直流电压短路时截止即可。

Claims (10)

1.一种电源系统,其包括一外部输入电源和一电源转换器,其特征在于:所述电源系统进一步包括一保护电路,所述保护电路包括一触发电路和一通断控制及指示电路,所述外部输入电源连接触发电路和通断控制及指示电路,输入一第一直流电压给触发电路和通断控制及指示电路;所述通断控制及指示电路连接电源转换器,保持输出或者周期性地输出上述第一直流电压给电源转换器;所述电源转换器连接触发电路,输出由第一直流电压转换的多个直流电压给触发电路;所述触发电路连接通断控制及指示电路,输出触发信号至通断控制及指示电路。
2.根据权利要求1所述的电源系统,其特征在于,所述多个直流电压为至少两种不同的直流电压,所述触发电路包括两个电压输入端,上述两个电压输入端分别接收其中两种直流电压。
3.根据权利要求2所述的电源系统,其特征在于,所述触发电路进一步包括三个分压电阻、二个二极管、一第一三极管和一分压电路,所述三个分压电阻串联在外部输入电源和地之间,所述两个二极管的阳极分别连接相邻两个分压电阻之间的电压节点,阴极分别连接两个电压输入端,第一三极管的发射极通过上述分压电路连接外部输入电源,集电极接地,基极连接其中一二极管的正极。
4.根据权利要求2所述的电源系统,其特征在于,所述触发电路进一步包括三个分压电阻、二个二极管、一第一三极管和一分压电路,所述三个分压电阻串联在外部输入电源和地之间,所述两个二极管的阳极分别连接相邻两个分压电阻之间的电压节点,阴极分别连接两个电压输入端,第一三极管的发射极连接其中一二极管的正极,集电极接地,基极通过上述分压电路连接外部输入电源。
5.根据权利要求1所述的电源系统,其特征在于,所述电源转换器输出的直流电压有4种,分别为12V、5V、3.3V和1.8V,所述触发电路包括外部电源输入端、第一电压输入端、第二电压输入端、第三电压输入端和第四电压输入端,上述外部电源输入端接收第一直流电压,上述四个电压输入端分别接收12V、5V、3.3V和1.8V的直流电压。
6.根据权利要求5所述的电源系统,其特征在于,所述触发电路进一步包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一三极管和一分压电路;第一三极管的发射极通过上述分压电路连接外部输入电源,集电极接地,基极连接第三二极管的正极;所述第一二极管的正极通过第一分压电阻连接外部输入电源,负极连接第一电压输入端;所述第二二极管的正极通过第二分压电阻连接第一二极管的正极,负极连接第二电压输入端;所述第三二极管的正极通过第三分压电阻连接第二二极管的正极,负极连接第三电压输入端;所述第四二极管的正极通过第四分压电阻连接第三二极管的正极,也通过第五分压电阻接地,负极连接第四电压输入端。
7.根据权利要求3或6所述的电源系统,其特征在于,所述通断控制及指示电路电源开关电路包括第二三极管、第三三极管、MOS管和发光二极管,所述第二三极管的基极连接第一三极管的集电极;发射极接地,集电极连接第一三极管的发射极;所述第三三极管的基极连接第一三极管的发射极,发射极接地,集电极连接MOS管的栅极;所述MOS管的栅极通过一电阻连接其源极,源极连接外部输入电源,漏极连接电源转换器,漏极也经由发光二极管接地。
8.根据权利要求5所述的电源系统,其特征在于,所述触发电路进一步包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻、第一三极管和一分压电路;所述第一二极管的正极通过第一分压电阻连接外部输入电源,负极连接第一电压输入端;所述第二二极管的正极通过第二分压电阻连接第一二极管的正极,负极连接第二电压输入端;所述第三二极管的正极通过第三分压电阻连接第二二极管的正极,负极连接第三电压输入端;所述第四二极管的正极通过第四分压电阻连接第三二极管的正极,也通过第五分压电阻接地,负极连接第四电压输入端;所述第一三极管的集电极接地,发射极连接第二二极管的正极;基极经由上述分压电路连接外部输入电源。
9.根据权利要求4或8所述的电源系统,其特征在于,所述通断控制及指示电路电源开关电路包括第二三极管、MOS管和发光二极管;所述第二三极管的基极连接第一三极管的集电极,发射极接地,集电极连接MOS管的栅极;所述MOS管的栅极通过一电阻连接其源极,源极连接外部输入电源,漏极连接电源转换器,漏极也经由发光二极管接地。
10.根据权利要求9所述的电源系统,其特征在于,所述第一三极管为PNP型三极管,第二三极管为NPN型三极管,所述MOS管为P沟道场效应管。
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