CN213991099U - 一种led恒流驱动控制电路 - Google Patents

一种led恒流驱动控制电路 Download PDF

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刘振伟
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Abstract

本实用新型公开了一种LED恒流驱动控制电路,包括:恒流驱动模块、电源端、接地端和至少两个LED灯组及其所对应的开关管,每一个开关管均对应有信号耦合电路,所有的开关管串联成开关串,所有的LED灯组串联成LED灯串,开关串的首端与LED灯串的正极连接,开关串的尾端与LED灯串的负极连接,LED灯串的负极与恒流驱动模块的驱动端连接,开关管的源极与其所对应的LED灯组的并联,信号耦合电路的取电端与其所对应的开关管的源极连接。可以实现由一个恒流驱动模块驱动多种发光状态。节约成本。耦合电路的取电端都是根据上级导通情况而定,提升了整个电路的容错能力和控制可靠性。主要用于LED驱动技术领域。

Description

一种LED恒流驱动控制电路
技术领域
本实用新型涉及LED驱动技术领域,特别涉及一种LED恒流驱动控制电路。
背景技术
在现有的对于多个LED灯组的控制中,需要对每一个灯组进行单独控制。现有的对多个LED灯组的控制中,一般会采用多个恒流驱动模块分别格子控制LED灯组。这样的控制形式给整个控制电路提高了成本,而且,整个控制稳定性和可靠性都依赖于控制端口的可靠性,容错能力低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种LED恒流驱动控制电路,以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题,至少提供一种有益的选择或创造条件。
本实用新型解决其技术问题的解决方案是:一种LED恒流驱动控制电路,包括:恒流驱动模块、电源端、接地端和至少两个LED灯组及其所对应的开关管,所述电源端和接地端用于产生给恒流驱动模块、LED灯组和开关管供电的电压差;每一个开关管均对应有信号耦合电路,所有的开关管串联成开关串,所有的LED灯组串联成LED灯串,所述开关串的首端与LED灯串的正极连接,所述开关串的尾端与LED灯串的负极连接,所述LED灯串的正极与恒流驱动模块的正极输出端连接,所述LED灯串的负极与恒流驱动模块的驱动端连接,开关管的源极与其所对应的LED灯组的正极连接,所述开关管的漏极与其所对应的LED灯组的负极连接,信号耦合电路的取电端与其所对应的开关管的源极连接,所述信号耦合电路的输入端用于接收外部的控制信号,所述信号耦合电路的输出端与开关管的栅极连接,所述控制信号用于通过所述信号耦合电路控制其所对应的开关管截止或者导通。
进一步,所述开关管为PMOS管。
进一步,所述信号耦合电路包括:第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第一NPN三极管、第二NPN三极管和第一PNP三极管,所述第一电阻的一端与第一NPN三极管的基极连接,所述第一NPN三极管的集电极分别与第二电阻的一端、第二NPN三极管的基极、第一PNP三极管的基极连接,所述第二电阻的另一端和第二NPN三极管的集电极分别与开关管的源极连接,所述第二NPN三极管的发射极和第一PNP三极管的发射极分别与第三电阻的一端连接,所述第三电阻的另一端分别与第一电容的一端、开关管的栅极连接,所述第一电容的另一端与所述第三电阻的一端连接,所述第一NPN三极管的发射极和第一PNP三极管的集电极均对地连接,所述第一电阻的另一端用于接收外部的控制信号。
进一步,本LED恒流驱动控制电路还包括第二电容,所述第二电容的一端与开关管的源极连接,所述第二电容的另一端与开关管的漏极连接。
进一步,本LED恒流驱动控制电路还包括稳压二极管,所述稳压二极管的阴极与开关管的源极连接,所述稳压二极管的阳极与开关管的栅极连接。
进一步,所述恒流驱动模块包括:LED恒流驱动芯片、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三电容、电感、肖特基二极管和MOS开关管,所述LED恒流驱动芯片的型号为H5119,所述LED恒流驱动芯片的第三引脚分别与其的第四引脚、第五电阻的一端、第三电容的一端连接,所述第五电阻的另一端与电源端连接,所述LED恒流驱动芯片的第五引脚与第四电阻的一端、外部的控制端连接,所述LED恒流驱动芯片的第六引脚与MOS开关管的栅极连接,所述LED恒流驱动芯片的第一引脚分别与MOS开关管的源极、第六电阻的一端连接,所述MOS开关管的漏极分别与肖特基二极管的阳极、电感的一端连接,所述肖特基二极管的阴极与电源端连接,所述电感的另一端与LED灯串的负极连接,所述第四电阻的另一端、第三电容的另一端、LED恒流驱动芯片的第二引脚均与接地端连接,所述外部的控制端用于输出调整LED恒流驱动芯片驱动能力的PWM信号。
进一步,所述第二NPN三极管和第一PNP三极管集成在同一个芯片中。
本实用新型的有益效果是:可以实现由一个恒流驱动模块驱动多种发光状态。节约了整个驱动成本。由于耦合电路的取电端都是根据上级导通情况而定,可以对开关管的控制进行进一步的限制,提升了整个电路的容错能力和控制可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然,所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例,而不是全部实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是四个LED灯组情况下的LED恒流驱动控制电路的原理图;
图2是四个LED灯组情况下的LED恒流驱动控制电路的电路连接示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述,以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然,所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例,而不是全部实施例,基于本实用新型的实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例,均属于本实用新型保护的范围。另外,文中所提到的所有联接/连接关系,并非单指构件直接相接,而是指可根据具体实施情况,通过添加或减少联接辅件,来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征,在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
实施例1,参考图1和图2,一种LED恒流驱动控制电路,包括:恒流驱动模块200、电源端VIN、接地端和至少两个LED灯组及其所对应的开关管,所述电源端VIN和接地端产生给恒流驱动模块200、LED灯组和开关管供电的电压差;每一个开关管均对应有信号耦合电路,所有的开关管串联成开关串,所有的LED灯组串联成LED灯串,所述开关串的首端与LED灯串的正极连接,所述开关串的尾端与LED灯串的负极连接,所述LED灯串的正极与恒流驱动模块200的正极输出端连接,在本实施例中,恒流驱动模块200的正极输出端与电源端VIN属于同一个节点。对于恒流驱动模块200来讲,其的正极输出端实质就是其的供电端。所述LED灯串的负极与恒流驱动模块200的驱动端连接,开关管的源极与其所对应的LED灯组的正极连接,所述开关管的漏极与其所对应的LED灯组的负极连接,信号耦合电路的取电端与其所对应的开关管的源极连接,所述信号耦合电路的输入端用于接收外部的控制信号,所述信号耦合电路的输出端与开关管的栅极连接,所述控制信号用于通过所述信号耦合电路控制其所对应的开关管截止或者导通。其中,所述开关管可以是PMOS管或者NMOS管,本实施例则以PMOS管为例。
本LED恒流驱动控制电路主要可以实现对多个(至少两个)LED灯组实现分级点亮功能,而且在点亮的时候可以降低因为外部控制信号的失误所造成误点亮的情况。
为了方便说明情况,以四个LED灯组为例,四个LED灯组分别记为第一LED灯组112、第二LED灯组122、第三LED灯组132和第四LED灯组142。对应的四个开关管分别记为第一开关管111、第二开关管121、第三开关管131和第四开关管141。每一个开关管都连接有信号耦合电路。所述信号耦合电路指的是可以将其输入端的信号经过转换等形式在其的输出端输出,信号耦合电路的输出端的信号变化可以根据其的输入端的信号变化而变。需要说明的是,信号耦合电路将其输入端的信号包括但不限于完整的输出、通过变化后的输出。其中,第一开关管111所对应的信号耦合电路称为第一信号耦合电路110,第二开关管121所对应的信号耦合电路称为第二信号耦合电路120,第三开关管131所对应的信号耦合电路称为第三信号耦合电路130,第四开关管141所对应的信号耦合电路称为第四信号耦合电路140。
第一LED灯组112、第二LED灯组122、第三LED灯组132和第四LED灯组142组成LED灯串。具体为:所述第一LED灯组112的阴极与第二LED灯组122的阳极连接,所述第二LED灯组122的阴极与第三LED灯组132的阳极连接,第三LED灯组132的阴极与第四LED灯组142的阳极连接,所述第四LED灯组142的阴极与恒流驱动模块200的驱动端连接。
所述第一开关管111的源极与第一LED灯组112的阳极连接,所述第一开关管111的漏极与第一LED灯组112的阴极连接;所述第二开关管121的源极与第二LED灯组122的阳极连接,所述第二开关管121的漏极与第二LED灯组122的阴极连接;所述第三开关管131的源极与第三LED灯组132的阳极连接,所述第三开关管131的漏极与第三LED灯组132的阴极连接;所述第四开关管141的源极与第四LED灯组142的阳极连接,所述第四开关管141的漏极与第四LED灯组142的阴极连接。
第一信号耦合电路110的输入端与外部的控制信号节点P1连接,第一信号耦合电路110的取电端与第一开关管111的源极连接;
第二信号耦合电路120的输入端与外部的控制信号节点P2连接,第二信号耦合电路120的取电端与第二开关管121的源极连接;
第三信号耦合电路130的输入端与外部的控制信号节点P3连接,第三信号耦合电路130的取电端与第三开关管131的源极连接;
第四信号耦合电路140的输入端与外部的控制信号节点P4连接,第四信号耦合电路140的取电端与第四开关管141的源极连接。
信号耦合电路的取电端具有使能作用,其具有驱动电压时,整个信号耦合电路才可以正常工作。
在需要点亮LED灯组时,具体工作原理为:当需要点亮一个LED灯组时,则可以导通第一开关管111、导通第二开关管121、导通第三开关管131和截止第四开关管141。为此,需要在控制信号节点P1输入控制电平,由于第一开关管111的源极与电源端VIN连接,故第一信号耦合电路110的取电端带电,第一信号耦合电路110正常工作。将控制信号节点P1输入的控制电平(控制第一开关管111导通的电平信号)传递并作用在第一开关管111的栅极上,第一开关管111导通,将第一LED灯组112短路。此时,第二开关管121的源极与电源端VIN连接,第二信号耦合电路120的取电端带电,第二信号耦合电路120正常工作。将控制信号节点P2输入的控制电平(控制第二开关管121导通的电平信号)传递并作用在第二开关管121的栅极上,第二开关管121导通,将第二LED灯组122短路。此时,第三开关管131的源极与电源端VIN连接,第三信号耦合电路130的取电端带电,第三信号耦合电路130正常工作。将控制信号节点P3输入的控制电平(控制第三开关管131导通的电平信号)传递并作用在第三开关管131的栅极上,第三开关管131导通,将第三LED灯组132短路。此时,第四开关管141的源极与电源端VIN连接,第四信号耦合电路140的取电端带电,第四信号耦合电路140正常工作。将控制信号节点P4输入的控制电平(控制第四开关管141截止的信号)传递并作用在第四开关管141的栅极上,第四开关管141截止,电源端VIN作用在第四LED灯组142中,点亮第四LED灯组142。实现点亮一个LED灯组的功能。
当需要点亮两个LED灯组时,则可以导通第一开关管111、导通第二开关管121、截止第三开关管131和截止第四开关管141,使得第三LED灯组132和第四LED灯组142点亮;为此,需要在控制信号节点P1输入控制电平,由于第一开关管111的源极与电源端VIN连接,故第一信号耦合电路110的取电端带电,第一信号耦合电路110正常工作。将控制信号节点P1输入的控制电平(控制第一开关管111导通的电平信号)传递并作用在第一开关管111的栅极上,第一开关管111导通,将第一LED灯组112短路。此时,第二开关管121的源极与电源端VIN连接,第二信号耦合电路120的取电端带电,第二信号耦合电路120正常工作。将控制信号节点P2输入的控制电平(控制第二开关管121导通的电平信号)传递并作用在第二开关管121的栅极上,第二开关管121导通,将第二LED灯组122短路。此时,第三开关管131的源极与电源端VIN连接,第三信号耦合电路130的取电端带电,第三信号耦合电路130正常工作。将控制信号节点P3输入的控制电平(控制第三开关管131截止的电平信号)传递并作用在第三开关管131的栅极上,第三开关管131截止,电源端VIN作用在第三LED灯组132中。由于电源端VIN的电压通过第三LED灯组132后无法使得第四信号耦合电路140正常工作,因此第四开关管141保持其截止状态,不受控制信号节点P4的影响。最终,第三LED灯组132点亮和第四LED灯组142点亮。实现点亮两个LED灯组的功能。
当需要点亮三个LED灯组时,则可以导通第一开关管111、截止第二开关管121、截止第三开关管131和截止第四开关管141,使得第二LED灯组122、第三LED灯组132和第四LED灯组142点亮;为此,需要在控制信号节点P1输入控制电平,由于第一开关管111的源极与电源端VIN连接,故第一信号耦合电路110的取电端带电,第一信号耦合电路110正常工作。将控制信号节点P1输入的控制电平(控制第一开关管111导通的电平信号)传递并作用在第一开关管111的栅极上,第一开关管111导通,将第一LED灯组112短路。此时,第二开关管121的源极与电源端VIN连接,第二信号耦合电路120的取电端带电,第二信号耦合电路120正常工作。将控制信号节点P2输入的控制电平(控制第二开关管121截止的电平信号)传递并作用在第二开关管121的栅极上,第二开关管121截止,电源端VIN作用在第二LED灯组122中。由于电源端VIN的电压通过第二LED灯组122后无法使得第三信号耦合电路130正常工作,因此第三开关管131保持其截止状态,不受控制信号节点P3的影响;由于电源端VIN的电压通过第二LED灯组122和第三LED灯组132后无法使得第四信号耦合电路140正常工作,因此第四开关管141保持其截止状态,不受控制信号节点P4的影响;最终,第二LED灯组122点亮、第三LED灯组132点亮和第四LED灯组142点亮。实现点亮三个LED灯组的功能。
当需要点亮四个LED灯组时,则可以截止第一开关管111、截止第二开关管121、截止第三开关管131和截止第四开关管141,使得第一LED灯组112、第二LED灯组122、第三LED灯组132和第四LED灯组142点亮。为此,需要在控制信号节点P1输入控制电平,由于第一开关管111的源极与电源端VIN连接,故第一信号耦合电路110的取电端带电,第一信号耦合电路110正常工作。将控制信号节点P1输入的控制电平(控制第一开关管111截止的电平信号)传递并作用在第一开关管111的栅极上,第一开关管111截止。由于电源端VIN的电压通过第一LED灯组112后无法使得第二信号耦合电路120正常工作,因此第二开关管121保持其截止状态,不受控制信号节点P2的影响;由于电源端VIN的电压通过第一LED灯组112和第二LED灯组122后无法使得第三信号耦合电路130正常工作,因此第三开关管131保持其截止状态,不受控制信号节点P3的影响;由于电源端VIN的电压通过第一LED灯组112、第二LED灯组122和第三LED灯组132后无法使得第四信号耦合电路140正常工作,因此第四开关管141保持其截止状态,不受控制信号节点P4的影响;最终,第一LED灯组112点亮、第二LED灯组122点亮、第三LED灯组132点亮和第四LED灯组142点亮。实现点亮四个LED灯组的功能。
第一LED灯组112、第二LED灯组122、第三LED灯组132和第四LED灯组142形成LED灯串,该LED灯串由恒流驱动模块200统一驱动,因此,可以实现由一个恒流驱动模块200驱动四种发光状态。节约了整个驱动成本。
除了可以实现由一个恒流驱动模块200驱动四种发光状态外,本实用新型还有另外一个特点。由于第一信号耦合电路110、第二信号耦合电路120、第三信号耦合电路130和第四信号耦合电路140的取电端都是根据上级导通情况而定,因此,可以对开关管的控制进行进一步的限制,提升了整个电路的容错能力和控制可靠性。为了更好理解如何提升容错能力和控制可靠性。这里举个例子,比如:在需要点亮三个LED灯组的时候,只需要保证控制信号节点P1和控制信号节点P2的控制信号可靠性即可,由于此时第三信号耦合电路130和第四信号耦合电路140无法工作,对于控制信号节点P3和控制信号节点P4的控制信号可靠性不需要关注,及时控制信号节点P3和控制信号节点P4的控制信号出现混乱也不会影响三个LED灯组的点亮。
参考图2,对于信号耦合电路,在一些优选的实施例中,采用如下电路形式。具体以第一信号耦合电路110为例,所述第一信号耦合电路110包括:第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第一NPN三极管Q1、第二NPN三极管Q2和第一PNP三极管Q3,所述第一电阻R1的一端与第一NPN三极管Q1的基极连接,所述第一NPN三极管Q1的集电极分别与第二电阻R2的一端、第二NPN三极管Q2的基极、第一PNP三极管Q3的基极连接,所述第二电阻R2的另一端和第二NPN三极管Q2的集电极分别与开关管的源极连接,所述第二NPN三极管Q2的发射极和第一PNP三极管Q3的发射极分别与第三电阻R3的一端连接,所述第三电阻R3的另一端分别与第一电容C1的一端、开关管的栅极连接,所述第一电容C1的另一端与所述第三电阻R3的一端连接,所述第一NPN三极管Q1的发射极和第一PNP三极管Q3的集电极均对地连接,所述第一电阻R1的另一端用于接收外部的控制信号,即第一电阻R1的另一端与控制信号节点P1连接。
第一信号耦合电路110的功能原理如下:当控制信号节点P1输入控制电平(例如高电平)时,第一NPN三极管Q1导通,此时,第二NPN三极管Q2截止,第一开关管111的栅极为低电平,第一开关管111导通。当控制信号节点P1输入控制电平(例如低电平)时,第一NPN三极管Q1截止,此时,第二NPN三极管Q2导通、第一PNP三极管Q3截止,第一开关管111的栅极为高电平,第一开关管111截止。从而实现通过控制信号来控制开关管的功能。
在一些优选的实施例中,所述恒流驱动模块200包括:LED恒流驱动芯片U1、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第三电容C3、电感L、肖特基二极管Z2和MOS开关管210,对于LED恒流驱动芯片U1的型号选择可以有多种多样,其中,本实施例选择的型号为H5119,所述LED恒流驱动芯片U1的第三引脚VDD分别与其的第四引脚LD、第五电阻R5的一端、第三电容C3的一端连接,所述第五电阻R5的另一端与电源端VIN连接,所述LED恒流驱动芯片U1的第五引脚PWM分别与第四电阻R4的一端、外部的控制端P5连接,所述LED恒流驱动芯片U1的第六引脚GATE与MOS开关管210的栅极连接,所述LED恒流驱动芯片U1的第一引脚CS分别与MOS开关管210的源极、第六电阻R6的一端连接,所述MOS开关管210的漏极分别与肖特基二极管Z2的阳极、电感L的一端连接,所述肖特基二极管Z2的阴极与电源端VIN连接,所述电感L的另一端与LED灯串的负极连接,所述第四电阻R4的另一端、第三电容C3的另一端、LED恒流驱动芯片U1的第二引脚GND均与接地端连接,所述外部的控制端P5用于输出调整LED恒流驱动芯片U1驱动能力的PWM信号。
在一些优选的实施例中,在开关管的源漏极之间并联第二电容C2,所述第二电容C2的一端与开关管的源极连接,所述第二电容C2的另一端与开关管的漏极连接。通过设置第二电容C2可以避免开关管的导通或者截止的瞬间产生电压的突变,造成开关管的损坏。同理,所述开关管并联有稳压二极管Z1,所述稳压二极管Z1的阴极与开关管的源极连接,所述稳压二极管Z1的阳极与开关管的栅极连接。稳压二极管Z1可以在开关管的栅极和源极提供稳定的电压差,使得本电路可以输入更高的电压。
为了使得整个电路更加简洁和模块化,所述第二NPN三极管Q2和第一PNP三极管Q3集成在同一个芯片中。具体可以采用双二极管芯片替代第二NPN三极管Q2和第一PNP三极管Q3,这样可以使得整个电路更加简洁。
以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种LED恒流驱动控制电路,其特征在于:包括:恒流驱动模块、电源端、接地端和至少两个LED灯组及其所对应的开关管,所述电源端和接地端用于产生给恒流驱动模块、LED灯组和开关管供电的电压差,每一个开关管均对应有信号耦合电路,所有的开关管串联成开关串,所有的LED灯组串联成LED灯串,所述开关串的首端与LED灯串的正极连接,所述开关串的尾端与LED灯串的负极连接,所述LED灯串的正极与恒流驱动模块的正极输出端连接,所述LED灯串的负极与恒流驱动模块的驱动端连接,开关管的源极与其所对应的LED灯组的正极连接,所述开关管的漏极与其所对应的LED灯组的负极连接,信号耦合电路的取电端与其所对应的开关管的源极连接,所述信号耦合电路的输入端用于接收外部的控制信号,所述信号耦合电路的输出端与开关管的栅极连接,所述控制信号用于通过所述信号耦合电路控制其所对应的开关管截止或者导通。
2.根据权利要求1所述的一种LED恒流驱动控制电路,其特征在于:所述开关管为PMOS管。
3.根据权利要求2所述的一种LED恒流驱动控制电路,其特征在于:所述信号耦合电路包括:第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第一NPN三极管、第二NPN三极管和第一PNP三极管,所述第一电阻的一端与第一NPN三极管的基极连接,所述第一NPN三极管的集电极分别与第二电阻的一端、第二NPN三极管的基极、第一PNP三极管的基极连接,所述第二电阻的另一端和第二NPN三极管的集电极分别与开关管的源极连接,所述第二NPN三极管的发射极和第一PNP三极管的发射极分别与第三电阻的一端连接,所述第三电阻的另一端分别与第一电容的一端、开关管的栅极连接,所述第一电容的另一端与所述第三电阻的一端连接,所述第一NPN三极管的发射极和第一PNP三极管的集电极均对地连接,所述第一电阻的另一端用于接收外部的控制信号。
4.根据权利要求1所述的一种LED恒流驱动控制电路,其特征在于:还包括第二电容,所述第二电容的一端与开关管的源极连接,所述第二电容的另一端与开关管的漏极连接。
5.根据权利要求1所述的一种LED恒流驱动控制电路,其特征在于:还包括稳压二极管,所述稳压二极管的阴极与开关管的源极连接,所述稳压二极管的阳极与开关管的栅极连接。
6.根据权利要求1所述的一种LED恒流驱动控制电路,其特征在于:所述恒流驱动模块包括:LED恒流驱动芯片、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三电容、电感、肖特基二极管和MOS开关管,所述LED恒流驱动芯片的第三引脚分别与其的第四引脚、第五电阻的一端、第三电容的一端连接,所述第五电阻的另一端与电源端连接,所述LED恒流驱动芯片的第五引脚与第四电阻的一端、外部的控制端连接,所述LED恒流驱动芯片的第六引脚与MOS开关管的栅极连接,所述LED恒流驱动芯片的第一引脚分别与MOS开关管的源极、第六电阻的一端连接,所述MOS开关管的漏极分别与肖特基二极管的阳极、电感的一端连接,所述肖特基二极管的阴极与电源端连接,所述电感的另一端与LED灯串的负极连接,所述第四电阻的另一端、第三电容的另一端、LED恒流驱动芯片的第二引脚均与接地端连接,所述外部的控制端用于输出调整LED恒流驱动芯片驱动能力的PWM信号。
7.根据权利要求3所述的一种LED恒流驱动控制电路,其特征在于:所述第二NPN三极管和第一PNP三极管集成在同一个芯片中。
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