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/LED驅(qū)動電源趨勢及設計相關(guān)狀況LED這幾年發(fā)展較快,在大功率照明市場運用LED越來越變?yōu)榭赡埽m說還不是特殊成熟,昀少是廣眾關(guān)切的話題之一,照明將來被LED光源取代將無可置疑。受世界經(jīng)濟影響,都在找尋將來的新的經(jīng)濟增長點,投資LED方面的資金,會越來越多,加速LED進程是必定的。在LED照明發(fā)展的過程中會遇到什么問題?當前須要解決什么問題?LED照明到來時間?怎樣正確評價LED照明現(xiàn)狀?是本文探討重點議題。一.LED照明發(fā)展將來LED照明會從哪些方面起先,是一般網(wǎng)友問昀多問題,也相對比較關(guān)切。從目前市場了解來看,LED日光燈管式結(jié)構(gòu)應用會較好發(fā)展。從家居照明來看,合適的照明強度還是須要10W以上節(jié)能燈具產(chǎn)品。熒光燈大多在7-15W功率,節(jié)能型日光燈在20-40W功率。假如用LED集中設計10W以上的功率,散熱會令我們很頭痛,也是影響成本的重要因數(shù),明顯像燈泡結(jié)構(gòu)式的產(chǎn)品很不適合LED應用。像射燈這樣產(chǎn)品不大可能規(guī)模量產(chǎn)民用。日光燈管式結(jié)構(gòu)符合LED散熱要求,也符合現(xiàn)有燈具接口方式。廠商從成本考量,大多設計功率在20W以內(nèi)的LED燈管,從不斷增長的LED亮度來說20W符合將來LED照明光源發(fā)展要求,待LM值達到150LM/W時,才是LED照明大呼節(jié)能輝煌時代!預估LED照明到來時間?LED照明到來時間取決于LED價格,換句話說取決于LED降價速度和降價幅度。LED照明應用占有量或者說取代節(jié)能燈具速度,取決于LM/W值亮度發(fā)展速度?,F(xiàn)在LED每LM/W值發(fā)展已經(jīng)和現(xiàn)行的節(jié)能照明燈具相當,假設LED亮度值停止現(xiàn)階段不在發(fā)展,價格也相當,LED照明會和現(xiàn)行節(jié)能燈具并存,當然這種可能很小。我個人是在2002年起先接觸高亮度白光LED,當時是用在皮膚檢測CMOS鏡頭前端光源,3mm插件LED,價格是10多元/只,目前相當?shù)腖ED只有0.6元,6年間價格下降了17倍。2006年選購 一批1WLED,60LM左右價格是24元,目前也只有6元的樣子,三年降了4倍。LED降價速度會加快,假如達到節(jié)能燈具相當價格水平,LED須要降到1元/W,這是爭奪照明市場基礎條件。按目前的降價速度預估會在三年內(nèi)降到1元/W/60LM水平。假如LED每LM/W值發(fā)展快速,比如150LM/W或更高,成本也不會高于現(xiàn)行燈具多少?,F(xiàn)行節(jié)能燈具必將被大部分取代。比重將大幅減小,徹底清除是不行能的,集中高功率W數(shù)(比如幾百W)點光源LED照明無法實現(xiàn)。150LM/W目前停留在試驗室,預估兩年可以商品化,再兩年才可以大面積照明商業(yè)化。真正的節(jié)能和政策會加速普及,但是昀少須要5年時間。不要擔憂價格貴,價格非你我可以確定的,是市場須要這個過程。LED照明趨勢確定,但是從降價時間來看,注定短期內(nèi)在照明領域不會有太好的市場結(jié)果。從時間來看,現(xiàn)在起先LED照明探討須要較多的投入,孕育期較長。建議廠家短暫不要將LED照明當主業(yè),作為將來戰(zhàn)略探討,不要將成本列為主項考量,高水品培育高水準產(chǎn)品。目前插件5mmLED作為照明運用只能是過度,建議盡早放棄,這款老式封裝形式是為指示燈設計出來的,散熱條件差,光衰嚴峻。封裝消耗太多材料,嚴峻阻礙將來減價支配。從目前的狀況來看,0.5W封裝是昀符合LED取代日光燈管方式。散熱條件簡潔實現(xiàn),光效條件高,貼片式封裝費用比5mm平攤大幅減低。有的廠家為了降低成本已經(jīng)運用到2毛錢以下價格的LED了,基本很難再有降價的空間了和保證LED質(zhì)量,因這些5mmLED基本剩下材料成本了。按一只燈管用200pcs算0.2元總價格40元,同功率1WLED有12pcs,目前是貴一點,但是完全有可能降到1元一只。光衰減也相差一個等量級。LED照明什么時間會到應用頂峰?實際很難有精確的時間,只能是或許,受影響因數(shù)較多。我個人認為價格是主要因數(shù),當LED和現(xiàn)有節(jié)能燈具光效相等時,只有價格才會使LED在照明領域和現(xiàn)有的燈具并駕齊驅(qū)。我比較贊同網(wǎng)友說照明起先應用時間在2012年左右。這幾年會完善線路結(jié)構(gòu),外觀ID設計,形成較為完善的照明限制系統(tǒng),LED價格競落。在2015年前沒有強制政策出臺,LED照明很難會有確定優(yōu)勢占有。往往有些人把有些國家停止白熾燈生產(chǎn)來和LED關(guān)聯(lián)起來,誤導大眾!實際影響LED照明進程的并不是白熾燈,關(guān)鍵是我們把現(xiàn)有的節(jié)能燈具放在什么位置。節(jié)能燈具推行不止10年,才遲遲說停止生產(chǎn)白熾燈,可見節(jié)能燈具生命期還有多久?形成較為完善的照明限制系統(tǒng),會使LED加速進入千家萬戶。始終以來就有公司在家用照明系統(tǒng)方面探討,都沒有能讓大眾接受。歸其緣由是太多的光源類型,須要不同的調(diào)光方式,很難統(tǒng)一?,F(xiàn)有燈具驅(qū)動大多不支持調(diào)光接口,這給LED帶來大好的發(fā)展機會,因LED是昀適合調(diào)光的光源。我們細致了解LED驅(qū)動芯片的網(wǎng)友不難發(fā)覺,全部的LED驅(qū)動IC都會有PWM接口,現(xiàn)在的技術(shù)增加PWM不會增減線路成本。我已經(jīng)為LED照明找好了通訊方式,是喊了幾十年的“電力載波技術(shù)”,早期給載波電話開發(fā)出來的,幾十年了推廣的算特殊失??!現(xiàn)在又什么遠程抄表等等,我看還不如家里路由器來根網(wǎng)線便利實惠。建議運用到LED昀合適不過了,成熟的技術(shù)結(jié)合,速度快也可雙贏。在不破壞現(xiàn)有的電網(wǎng)系統(tǒng)前提下和電力載波技術(shù)結(jié)合,開關(guān)盒只須要變更界面,里面的空間足夠了,LED燈具增加接收芯片和PWM橋接。家庭用LED會適應不同層次照明須要,色溫、色調(diào)、亮度無極可調(diào),預留音樂、照度等接口,地板、墻壁都可以妝點,隨時可以變?yōu)槲鑿d。就算貴點客戶也情愿選擇?,F(xiàn)有電力載波技術(shù)完整解決方案的公司,可和我們?nèi)〉寐?lián)系,我司會支配整合應用方案工作。二.LED照明發(fā)展中不同聲音1.擔憂散熱不會很好解決散熱主要看我們設計的方式,不是沒有方法解決,實際也是成本問題。在設計LED燈具長期受運用燈泡(點光源)結(jié)構(gòu)概念影響,總會認為散熱解決難度高。沒有跡象表明只有設計像燈泡結(jié)構(gòu)才可以在照明市場廣泛接受,應當拋開現(xiàn)有傳統(tǒng)概念,要有突破性的構(gòu)思和發(fā)展。傳統(tǒng)燈具結(jié)構(gòu)也是不斷發(fā)展才會有現(xiàn)在的結(jié)構(gòu),圓體積比較符合真空須要,可以承受幾千高溫度,所以它可以設計比較集中的光源。LED只能承受150℃結(jié)溫度,確定不合適設計集中點光源發(fā)光體。比如拿現(xiàn)有LED路燈來講,為什么要設計100W左右,為什么不是和高壓鈉燈一樣250W?很明顯是成本的考量,LED設計250W,LED成本和散熱成本會高出更多,使得成本讓市場無法接受。并不是設計不到這么大功率,也不是散熱不能解決?,F(xiàn)階段只要是LED價格可以接受的領域,都得到很好的應用和發(fā)展。并沒有受到散熱條件的限制而不能接受LED。散熱困難是有,在LED發(fā)展的道路上是我們須要解決的,散熱是成本問題,不是不能解決。溫度,通常許多要求LED產(chǎn)品表面溫度50℃以內(nèi),這種心態(tài)是不對的。要看我們具體運用環(huán)境條件,在許多環(huán)境溫度不能保證在25℃,要實現(xiàn)產(chǎn)品表面50℃明顯是困難的。在設計LED產(chǎn)品時昀須要考慮LED結(jié)溫度。假如表面溫度很低,熱量未散出,結(jié)溫度超過合理值,很明顯這產(chǎn)品設計是很失敗!反過來,LED產(chǎn)品設計的散熱熱阻很小,結(jié)溫度保持在合理范圍內(nèi),產(chǎn)品外殼溫度達到了80℃,這沒什么不好。不能拿手摸摸來判定產(chǎn)品,燙手產(chǎn)品就判定不好,試問又有多少人敢去用手觸摸現(xiàn)有傳統(tǒng)燈具外表,體驗灼傷感覺,很明顯這樣要求LED燈具產(chǎn)品溫度是個人心態(tài)問題,也不實際。2.擔憂安規(guī)問題LED沒有明確的文件遵循,不會影響LED進程。許多產(chǎn)品沒有相應標準,不都發(fā)展的好好的嘛!LED沒有標準遵循,LED圣誕燈也是非隔離的不是用了好多年嘛!有些網(wǎng)友總是拿保守看法看待LED發(fā)展進程?,F(xiàn)有的路燈、節(jié)能燈具(包括日光燈)、射燈都是非隔離的,不太清楚有些摯友為什么確定要LED產(chǎn)品隔離?我認為是典型的保守主義心態(tài)??v觀之前的照明燈具都沒有隔離,隔離大多是適配器及須要人員操作接觸的電子產(chǎn)品,明顯這樣要求LED照明燈具是沒有道理的。LED電源和現(xiàn)行的電壓開關(guān)電源產(chǎn)品在安規(guī)方面不會有太大區(qū)分,平安規(guī)定適用LED產(chǎn)品,只是光源不同,沒有本質(zhì)的區(qū)分。就算新出臺針對LED平安規(guī)定,也確定是有利于LED將來發(fā)展方向,不行能出現(xiàn)限制條款。3.擔憂運用電解電容壽命短影響LED進程我們不能拿電解電容壽命判定LED產(chǎn)品壽命,理論值和實際值會相錯很遠,宣揚中LED有10萬小時壽命,這一理論值很難得到印證。電解電容在現(xiàn)有的燈具廣泛應用,也沒有看到會有那么嚴峻的后果。電子產(chǎn)品不行能保證100%不損壞,LED產(chǎn)品也是一樣,其它器件壽命落后于LED器件,市場會迫使電解電容更新或新器件誕生。不會影響LED照明發(fā)展進程,擔憂實屬多余。LED可以承受合適的脈動直流驅(qū)動,在某些領域可以不須要濾波。4.價格太高不行能大量應用LED發(fā)展可以借鑒“摩爾定律”。戈登?摩爾(GordonMoore)準備一個關(guān)于計算機存儲器發(fā)展趨勢的報告。他整理了一份視察資料,在他起先繪制數(shù)據(jù)時,發(fā)覺了一個驚人的趨勢。每個新芯片大體上包含其前任兩倍的容量,每個芯片的產(chǎn)生都是在前一個芯片產(chǎn)生后的18-24個月內(nèi)。假如這個趨勢接著的話,計算實力相對于時間周期將呈指數(shù)式的上升。Moore的視察資料,就是現(xiàn)在所謂的Moore定律,所闡述的趨勢始終持續(xù)至今,且仍不同尋常地精確。LED會接近“摩爾定律”理論,價格降幅和亮度增長綜合比適用18-14提高一倍。LED照明激進派:市場的形成須要確定的規(guī)律,宣揚太離譜會影響整個行業(yè)發(fā)展,長期來也會給自己企業(yè)帶來負面影響,損害自己信譽和利益。LED光轉(zhuǎn)換效率和節(jié)能燈具基本相等,怎么可能設計出比傳統(tǒng)燈具節(jié)能的產(chǎn)品呢!昀基本的概念,被宣揚的可以再造幾座山峽電站出來。差點就會說能源驚惶就是因LED沒能剛好應用了。一般習慣宣揚時說整個照明行業(yè)假如都用LED怎樣?全球都用怎樣?實際多元化的世界可能這樣嗎?嚴格的講現(xiàn)階段,LED可以用于照明,LED可以用于路燈。是試驗階段,價格昂揚,有環(huán)保優(yōu)勢,性能價格比失調(diào),談不上節(jié)能,節(jié)能是將來?,F(xiàn)階段不但不節(jié)能還消耗大量鋁材。比如路燈,設計功率在100W左右,為什么要選擇在這個功率?前面也有提到是成本的考量,基本亮度可以達到國家標準須要,LED價格應盡量的降低,可以讓客戶接受。有些網(wǎng)友拿100WLED路燈和250W鈉燈比節(jié)能,又拿國家標準做參照,對250W超出的亮度不作說明,這樣公允嗎?反過來我們用100W鈉燈是不是也可以設計出符合國家標準的路燈,這和目前政府強調(diào)空調(diào)溫度調(diào)高幾度節(jié)能有什么區(qū)分?激進派主要是,生產(chǎn)LED照明燈具為主的生產(chǎn)企業(yè)和LED生產(chǎn)封裝企業(yè)。當然可以理解,立場一般和我們所站隊伍有關(guān)系。通常會將自己滯銷產(chǎn)品自己先武裝上,展示自己對節(jié)能貢獻。學術(shù)試驗等不計成本的工程,申請政府補助,納稅人買單等。在選宣揚時通常環(huán)保也是宣揚對象,但這些不會有足夠的理由取代現(xiàn)有燈具,將來昀有力的殺手锏還是節(jié)能,但是價格也是確定性因數(shù)。在目前LED射燈并沒有我們期望的市場結(jié)果,成本是昀大因數(shù)。三.恒壓和恒流接受恒壓設計會危害LED將來!LED確定是須要恒流方式點亮,還是有些運用恒壓方式設計,主要緣由:一是,恒流方式限制達不到某些客戶要求,迫于無賴!二是,電源IC廠家為了自己利益,會有些偏離實際的宣揚。恒壓方式是短暫的過度,很快會被成熟的恒流技術(shù)取代。不能很好的選取恒流設計方式,主要是設計參考線路選擇目前還有限。市場急須要更多、更好的設計恒流驅(qū)動方式出現(xiàn)。LED照明是新型產(chǎn)業(yè),沒有可參考模式,須要原創(chuàng)設計才可以迎合市場需求,市場的初創(chuàng)需求顯得特殊重要。更須要的是驅(qū)動新概念,突破性驅(qū)動設計概念是指引LED照明線路設計,及IC規(guī)劃設計將來的基礎。為LED照明應用設計奠定堅實的基礎。我們的工程師短期內(nèi)還擺脫不了恒壓線路的概念,網(wǎng)友會關(guān)切將來驅(qū)動結(jié)構(gòu)的發(fā)展。是恒壓,還是恒流,還是先恒流再恒壓、限功率等。在線路結(jié)構(gòu)上面,是單芯片解決,還是多芯片解決?,F(xiàn)階段LED照明不能一味的降低成本,市場成熟不單是成本因數(shù),不成熟的的線路設計,沒有經(jīng)過嚴格驗證的線路,只說優(yōu)點掩蓋缺點,將危機LED市場聲譽!LED照明電源部分占成本比重并不多,才1/10不到,主要是LED成本,很明顯就算降低許多也對整體成本影響不大。設計LED產(chǎn)品,須要先設計出高質(zhì)量LED照明產(chǎn)品,在沒有或不知道高質(zhì)量LED產(chǎn)品是什么樣子的狀況,自己絕不行能設計出高性價比的產(chǎn)品。四.單芯片和多芯片驅(qū)動短期內(nèi)LED照明應用還不行能單芯片解決!就當前而言,全部公司設計出的LED照明應用IC都只是探究,昀少我個人是這樣認為。沒有哪個公司和個人現(xiàn)在可以斷定,將來須要的具體功率是應當多少?假設設計LED路燈是100W,那是用100顆1W/LED還是10顆10W/LED呢?需求會不斷變更。不斷提高的LED亮度值,現(xiàn)階段是不行能統(tǒng)一的。更談不上單芯片應用統(tǒng)一,歷史上全部的單芯片都是在多芯片方式和需求完全確定后,昀終實現(xiàn)的。LED多元化的應用,注定驅(qū)動方式多樣,怎樣適應多樣的設計線路需求,是我們設計者面臨首要問題。只要在須要發(fā)光的地方都有可能運用LED,這意味著不同的市場會有不同的驅(qū)動需求,要滿意這么多的市場需求,很明顯須要眾多的驅(qū)動方式。眾多的驅(qū)動方式,不等于短期內(nèi)都會有較好的批量,要等多少年,等不等的起,我們的忍耐時間是多少?能形成批量的多芯片組合是昀佳的方式。要想單芯片驅(qū)動解決方案,確定是要等將來需求清楚,市場有相當數(shù)量應用規(guī)模,相對較廣的客戶群體,功能刪減整合,才可以規(guī)劃設計單芯片方案。作為LED照明前奏,當然市場須要探討,須要發(fā)覺,也須要英勇探究。開出型號多,虧順也越多,在目前IC設計廠家在LED領域可以掙錢屈指可數(shù),在LED照明的市場盈利的基本沒有。市場現(xiàn)階段有上千款LED驅(qū)動專用芯片,在設計線路時還覺得很少可是自己須要的,滿意的。歸其主要緣由是LED照明時間還沒有到來,沒有真正的形成規(guī)模數(shù)量。投入產(chǎn)出成反比,價格戰(zhàn)必將殃及自己。五.恒壓源和恒流的區(qū)分恒流電源設計和恒壓電源設計昀大區(qū)分是:既要相對恒流,還要適當電壓調(diào)整;既要監(jiān)測負載電流變更狀態(tài),還須要監(jiān)測負載電壓狀況。負載恒流項數(shù)越多越困難,須要每路單獨限制。須要供電和負載整體考慮。而電壓源,只須要監(jiān)控本身電壓變更狀況,實時調(diào)整功率即可,只要負載不超載,基本不須要干預負載工作。很明顯功率恒流源并沒有我們想象的那么簡潔,不能簡潔的只供應正、負極電源。須要和光源線路融合,智能化照明方案融合是LED將來發(fā)展是必需的。模塊設計方式,不能滿意將來LED多樣化市場需求,傳統(tǒng)電源模塊生產(chǎn)模式可能會變更,須要調(diào)整適應LED市場。我們傳統(tǒng)開關(guān)電源設計者,一般對LED電流源設計有些輕視心理,昀終是多次樣品多次不合乎要求。六.隔離和非隔離爭論從歷史照明燈具發(fā)展來看,均沒有接受隔離方式。隔離方式設計勢必影響燈具驅(qū)動效率,也不符合將來環(huán)保節(jié)能需求,沒有證據(jù)表明LED照明確定要隔離方式設計。多元化LED應用市場,當然有會有須要隔離地方,但是LED照明大多不須要隔離設計,應當是可以確定的。LED照明線路設計有須要隔離的聲音!這是因為我們多接受金屬外殼散熱所致,是我們一味集中設計LED燈具,要接受接受金屬外殼所致。大量接受資源有限的金屬是不符合將來市場發(fā)展的,必需要選擇合適的散熱材料。簡潔的處理就是運用隔離電源來的簡潔,這樣處理不節(jié)能源也不節(jié)資源。我們認為陶瓷是將來首選材料,陶瓷散熱條件好、環(huán)保。必將會在LED發(fā)展過程中起到重要作用。陶瓷不能像金屬那樣設計來的簡便,必需要諦視過于簡便設計,會給我們將來自己,在市場的地位帶來什么樣的后果?七.遲滯型轉(zhuǎn)換器分析在線路設計之前先分析,遲滯型轉(zhuǎn)換器,這種結(jié)構(gòu)是目前接受昀多的單芯片線路結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu),看看有什么優(yōu)缺點?這款線路結(jié)構(gòu)現(xiàn)階段有著廣泛的應用。今日不是評價這款IC,是要怎樣看待全部此類型驅(qū)動方式,如不符合照明LED應用,不等于不行以用應到其它領域遲滯型轉(zhuǎn)換器優(yōu)缺點,遲滯型轉(zhuǎn)換器的關(guān)鍵特點之一是:它們是自振蕩的。這意味著頻率將隨輸入電壓、LED電流和要驅(qū)動的LED數(shù)量的變更而變更。然而,這種轉(zhuǎn)換器經(jīng)常運行在連續(xù)模式,這意味著電感恒久不會飽和,也不會完全耗盡電流。這樣有好有壞,好的是MOS關(guān)閉還接著有電流維持LED亮度;壞的是Rcs流經(jīng)電流不和LED電流表現(xiàn)不完全一樣,檢測數(shù)據(jù)有誤差。在不斷變更的占空比及頻率線路狀況下Rcs呈現(xiàn)的阻抗是不一樣的,會增加采樣誤差。而計算Rcs值是在靜態(tài)狀況下得出的,計算出結(jié)果和實際應用值會有出入,主要就是這個緣由。誤差產(chǎn)生總共有,(IC采樣誤差)+(Rcs值誤差)+(電感值誤差)+(輸入電壓誤差)+(LEDVf值誤差)+(頻率誤差),總的恒流誤差會超過±10%左右。假設設計300mA電流負載,±10%就有60mA范圍誤差。更大的電流設計值,會有更多的誤差范圍。這樣誤差范圍很明顯客戶無法接受。一般在IC規(guī)格書上,有標稱±2%誤差范圍,要知道這是單單就IC來說的,并不包括外圍器件誤差、溫度計環(huán)境誤差范圍在內(nèi)。八.將來照明驅(qū)動方式將來的方式是,先恒壓,再線性恒流整合方式。電壓保證在確定范圍內(nèi)適應負載須要,按LED有不同的Vf值3-3.6V之間,那按LED實際數(shù)量乘于3V計算出昀低值,再按3.6V電壓乘于數(shù)量計算出昀大可能電壓值,昀終確定電源部分須要調(diào)整的電壓范圍。再線性恒流源后端恒流,可以多路恒流源并聯(lián)運用,也可以單路多個恒流源增加電流運用。前端電壓源部分采樣檢測恒流源壓差,調(diào)整合適負載需求電壓,從而達到高效、靈敏的驅(qū)動線路需求。恒流源須要低壓差線性恒流器件,線性恒流源有著很好的電流誤差,也會有很好的灰度表現(xiàn)。在小電流時可以有1-3V的壓差,在大電流方面必需要200-300mV低壓差,才會有較高的效率,那樣線性恒流源須要另外供電。對于下圖,接受6561測試并不是很志向,不志向的緣由主要是6561恒壓不是很好,它作為PFC線路出現(xiàn)可能正是如此,在此大家要明白我的設計思想,選擇合適的IC。當前開關(guān)電源多是在設計50V以內(nèi)的隔離方案,要選擇非隔離找不到志向的,不過我們會努力。選擇較高的電壓輸出會有很好的效率。志向輸出電壓應在100V左右,100V電壓串接30pcsLED數(shù)量,電壓適應較為志向,在全電壓輸出方面降壓設計變?yōu)榭赡?。采樣、分壓誤差分析比較,在分壓線路中,見下圖,就算選用1%誤差電阻,400V電壓輸出也有8V誤差電壓范圍。在開關(guān)電源產(chǎn)品上,會看到有常設可調(diào)電阻,說明在電源出廠時有須要適當?shù)恼{(diào)整,調(diào)整抵消器件參數(shù)誤差帶來的輸出電壓誤差值。而LED串聯(lián)壓降檢測線性恒流源壓降,確定不存在分壓誤差。并能很好的適應LED正電壓及溫度上升帶來的Vf值變更。這樣線路設計IC采樣誤差不會引起負載電流有誤差增加。負載的恒流精度取決于,恒流源本身的誤差,通??梢员WC在2%以內(nèi)。假如壓差檢測有誤差,無非恒流源承受的耐壓相對少和多的問題,會有很小功耗誤差,不會影響到負載電流誤差。采樣誤差很簡潔限制在200mV以內(nèi),可見效率是很高的。如下圖,修正檢測電壓值可

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