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為什么功率因數會出現負值

ZLG致遠電子 ? 2019-06-04 14:18 ? 次閱讀

功率因數通常都是正值,但現場測試時,會遇到儀器測量結果出現負值或正負跳變的情況,本文就和大家聊聊功率因數出現負值或正負跳變的常見工況。

參考功率分析儀手冊,可參閱到有功功率P計算是瞬時的電壓電流相乘后求平均:

為什么功率因數會出現負值

其中:n為采樣點數,由測量區間決定。

功率因數PF=P/S。其中S為視在功率,且一直為正值,所儀功率因數PF的正負跟隨P的變化,當P為負時,PF也就是負了。

1、發電系統

參考IEC60375標準,功率因數PF=P/S,正負號由有功功率的方向決定。有功功率P和功率因數PF處于四象限運行,指示了測評點的發電/用電特性。當被測負載是發電的,按照IEC標準,位于第二、第三象限時,此時功率因數PF為負值。

為什么功率因數會出現負值

圖1 IEC四象限

2、接線錯誤

現場實測時,若線路電流超過測量儀器本身最大允許的rms和峰值,需要外接傳感器或者電流鉗等擴展測量范圍,傳感器、電流鉗的方向一定要和我們的接線示意圖的方向一致,按照電流從源流向設備,是從源電壓的正極流出,負極流入來接線。若接線人員操作疏忽,接線時電壓或者電流有線接反,就會導致有功功率為負值,功率因數PF也就出現負值了。注意:不外接傳感器,直接測量時,也需注意電壓電流方向,接錯方向也會出現負值。

為什么功率因數會出現負值

圖2 帶電流方向標識傳感器

3、被測信號本身特性

電壓U、電流I基波頻率不相關時,長期累計平均功率P趨于0,短期內受不同更新周期計算起點影響,累積平均功率不能抵消,不同計算起點累計的正負會有所不同,P會出現正負跳動。PF正負跟隨P,此時PF也會出現正負跳變。U、I波形圖舉例下圖。

為什么功率因數會出現負值

圖3 U和I波形舉例

4、負載因素

負載接近純感性或者純容性,由于儀器本身精度或者外界噪聲會引起U、I相位角在90°附近變化,從而出現P正負跳變。PF正負跟隨P,此時PF也會出現正負跳變。

為什么功率因數會出現負值

圖4 正負跳變

5、接線方式選擇3P3W(3V3A)時,某些相是負值

為什么功率因數會出現負值

圖5 3V3A接線示意圖

3V3A實質為兩瓦特計法,三相總功率為P1+P2(相關推導不在本文講解,可參考往期微信文章《測量三相三線系統的三大誤區》)。

本文以Y型負載為例(針對測量儀器,負載看作一個整體,不論是△或星型都是三根線進去,總功率也是P=P1+P2),如圖5 3V3A接線方式,測試的是線電壓和相電流,所以每個輸入單元的電壓和電流的相位角與實際負載的相位角不同。

R相電流I1和R-T電壓U13接到一個功率測量單元,計算的功率記為P1=I1?U13;

S相電流I2和S-T電壓U23接到一個功率測量單元,功率記為P2=I2?U23;

T相電流I3和R-S電壓U12接到一個功率測量單元,計算的功率記為P3=I3?U12。

結合圖7,在三相平衡系統中,電壓為基準,電流超前電壓為正(+),電流滯后電壓為負(-)。

當阻性平衡負載時,U13(URT)和I1(IR)的夾角+30°,此時P1>0;U23(UST)和I2(IS)的夾角-30°,此時P2>0;U12(URS)和I3(IT)的夾角+90°,P3=0。

感性平衡負載時,相比阻性電壓超前電流,電壓將逆時針旋轉一定角度α,P3>0,當α大于60°時加上純阻性時UST超前I2的 30°夾角,共大于90°,則P2<0。

容性平衡負載時,相比阻性電壓落后電流,電壓將順時針旋轉一定角度α,P3<0,當α大于60°時加上純阻性時URT落后I1的 30°夾角,共大于90°,則P1<0。

為什么功率因數會出現負值

圖6 三個線電壓向量由來

為什么功率因數會出現負值

圖7 三相平衡系統阻性負載向量圖

現場測試時,遇到有功功率為負、功率因數為負、效率為負等情況時,不一定是測量儀器出現了問題,可能和現場測試工況和被測信號等有關。本文幾種常見的功率因數為負情況已和大家分享(現場測試情況不局限以上),希望給您測試測量帶來幫助。

原文標題:為什么功率因數會出現負值?

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NCP502 LDO穩壓器 80 mA 低Iq

NCP512 LDO穩壓器 80 mA 低壓差 低Iq

固定輸出低壓降(LDO)線性穩壓器專為需要低靜態的手持通信設備和便攜式電池供電應用而設計。 NCP512具有40μA的超低靜態電流。每個器件都包含一個電壓基準單元,一個誤差放大器,一個PMOS功率晶體管,用于設置輸出電壓的電阻,電流限制和溫度限制保護電路。 NCP512設計用于低成本陶瓷電容。 LDO采用微型SC70-5表面貼裝封裝。標準電壓版本為1.3,1.5,1.8,2.2,2.5,2.7,2.8,3.0,3.1,3.3和5.0 V.其他電壓可以100 mV步進。 特性 低靜態電流40μA典型 低壓差250 mV,80 mA 低輸出電壓選項 輸出電壓精度2.0% 工業溫度范圍-40° C到85°C 應用...
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NCP512 LDO穩壓器 80 mA 低壓差 低Iq

NCP708 LDO穩壓器 1 A 低壓差 高PSRR 帶使能

是一款超低壓降穩壓器,可提供高達1 A的負載電流,并保持1.5%的出色輸出電壓精度,包括線路,負載和溫度變化。工作輸入電壓范圍為2.4 V至5.5 V,使該器件適用于鋰離子電池供電產品以及后調節應用。該產品提供3.3 V固定輸出電壓選項。可根據要求提供其他電壓選項。 NCP708具有完全的過熱保護和輸出短路保護。小型6引腳UDFN6 3x3封裝使該器件特別適用于空間受限的應用。 特性 優勢 2.4 V至5.5 V工作輸入電壓范圍 兼容鋰離子電池 固定輸出電壓選項:3.3 V(其他可根據要求提供) 設計靈活性 Typ的低靜態電流。 200μA 延長電池壽命 極低壓降:最大250 mV。在Iout = 1 A 擴展電池范圍 1 kHz PSRR時高70 dB 好噪聲敏感電路 內部軟啟動 限制浪涌電流 ±1.5 %精度超過負載/線路/溫度 高輸出電壓精度 熱關斷和電流限制保護 保護產品和系統免受損壞 UDFN6 3x3 mm包中提供 應用 硬盤,固態硬盤 服務器,網絡設備 電信設備 電池供電應用 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NCP3337 LDO穩壓器 500 mA 低Iq 帶電源良好

7是一款高性能,低壓差穩壓器。它具有±0.9%的線路和負載精度以及超低靜態電流和噪聲,涵蓋了當今消費類電子產品所需的所有必要功能。這種獨特的器件保證在沒有最小負載電流要求的情況下保持穩定,并且對于小至1.0μF的任何類型的電容器都是穩定的。 NCP3337還配備了感應和降噪引腳,以提高器件的整體實用性。 NCP3337提供反向偏置保護。 特性 線路和負載的高精度(25℃時±0.9%) 滿載時超低壓降(典型值260 mV) 沒有穩定性所需的最小輸出電流 低噪音 低關機電流 反向偏壓保護 2.9 V至12 V電源范圍 熱關斷保護 當前限制 僅需1.0μF輸出電容以確保穩定性 電源良好輸出 應用 終端產品 PCMCIA卡 手機 攝像機和相機 網絡系統,DSL /電纜調制解調器 Cable SetTop Box MP3 / CD播放器 DSP Supply 顯示和監視器 PCMCIA卡 手機 攝像機和相機 網絡系統, DSL /電纜調制解調器 Cable SetTop Box MP3 / CD播放器 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NCP698 LDO穩壓器 150 mA 超低Iq

列固定輸出低壓差(LDO)線性穩壓器專為需要低靜態的手持通信設備和便攜式電池供電應用而設計。該系列具有2.5 uA的超低靜態電流。每個器件都包含一個電壓基準單元,一個誤差放大器,一個PMOS功率晶體管,用于設置輸出電壓的電阻,電流限制和溫度限制保護電路。 NCP698系列提供用于ON / OFF控制的使能引腳。 NCP698設計用于低成本陶瓷電容器,需要0.1μF的最小輸出電容。該器件采用微型SC82-AB表面貼裝封裝。標準電壓版本為1.3,1.5,1.8,2.5,2.8,3.0,3.3,3.5和5.0 V.其他電壓可以100 mV步進。可提供無鉛電鍍選項。 特性 優勢 超低靜態和接地電流 最小化功耗 低壓差 延長電池使用時間。保留更長的監管。 低輸出電壓選項 輸出電壓準確度為2.0% 溫度范圍-40C至85C 應用 終端產品 電池供電儀器 手持式儀器 攝像機和相機 MP3播放器 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NCP698 LDO穩壓器 150 mA 超低Iq

NCP603 LDO穩壓器 300 mA 高性能 具有使能和增強型ESD保護

低壓差(LDO)線性穩壓器可在固定電壓選項下提供300 mA輸出電流,或從5.0 V至1.250 V的可調輸出電壓。它專為便攜式電池供電應用而設計,并提供高性能功能例如低功耗操作,快速啟用響應時間和低壓差。該器件設計用于低成本陶瓷電容器,采用TSOP-5 / SOT23-5封裝。 特性 優勢 低壓差電壓 延長電池使用時間。保持更長的監管 3.0%輸出電壓容差 高性能應用的嚴格公差 增強型ESD范圍(HBM 3.5 kV,MM 400 V) 增強部件抗ESD事件的穩健性 外部電阻可調輸出從5.0 V降至1.250 V 快速啟用15 us的開啟時間 優秀的線路和負載調節 沒有旁路電容的50 uVrms的典型噪聲電壓 攝像機 應用 終端產品 消費者 通訊設備 SMPS后監管 手持式儀器 便攜式計算 相機 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NCP603 LDO穩壓器 300 mA 高性能 具有使能和增強型ESD保護

NCP605 LDO穩壓器 低熔斷器 具有增強的ESD保護

/ NCP606低壓降(LDO)線性穩壓器在固定電壓選項下提供超過500 mA的輸出電流,或者在5.0 V至1.25 V范圍內提供可調輸出電壓。這些器件專為空間受限和便攜而設計電池供電的應用,并提供額外的功能,如高PSRR,低噪音操作,短路和熱保護。這些器件設計用于低成本陶瓷電容器,采用DFN6 3x3.3封裝。 NCP605的設計沒有使能引腳,NCP606設計有使能引腳。 特性 輸出電壓選項:可調,1.5 V,1.8 V,2.5 V,2.8 V, 3.0 V,3.3 V,5.0 V 外部電阻可調輸出,從5.0 V降至1.25 V 電流限制675 mA 低I GND (獨立于負載) ±1.5%輸出電壓容差,適用于所有工作條件(可調) ±2%輸出電壓容差操作條件(固定) NCP605已修復直接替換LP8345 沒有旁路電容的50μVrms的典型噪聲電壓 增強型ESD額定值:4 kV人體模式(HBM) 400 V Ma中文模型(MM) 這些是無鉛設備 應用 終端產品 電池電力電子設備 便攜式儀器 硬盤驅動程序 筆記本電腦 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NCP605 LDO穩壓器 低熔斷器 具有增強的ESD保護

NCP571 LDO穩壓器 150 mA 超低Iq 低輸出

固定低壓差(LDO)線性穩壓器專為需要1.2 V或更低電壓軌的應用而設計。這款LDO非常適用于需要低靜態電流的手持通信設備和便攜式電池供電應用,因為NCP571系列具有4.0 uA的超低靜態電流。該器件集成了電流限制和過溫保護電路。 NCP571設計用于低成本陶瓷電容器,需要0.1 uF的最小輸出電容。該器件采用TSOP 5或2x2.2mm DFN封裝。標準電壓版本為0.8 V,0.9V,1.0 V和1.2 V.其他電壓選項可根據需要提供。 特性 優勢 低靜態電流4.0 uA(典型值) 適用于低功率應用和電池供電產品。 最大工作電壓12 V Robuse技術制造該器件適用于各種應用。 低輸出電壓選項低至0.8 V 可為低壓處理器和應用提供低于1.2V的電壓軌。 應用 終端產品 電池供電儀器 應用ns要求電壓軌低于1.2V 攝像機,相機,GPS設備 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NCP571 LDO穩壓器 150 mA 超低Iq 低輸出

NCP563 LDO穩壓器 80 mA 超低Iq

定輸出低壓差(LDO)線性穩壓器專為需要低靜態的手持通信設備和便攜式電池供電應用而設計。該系列具有2.5μA的超低靜態電流。每個器件都包含一個電壓基準單元,一個誤差放大器,一個PMOS功率晶體管,用于設置輸出電壓的電阻,電流限制和溫度限制保護電路。 NCP562系列提供用于ON / OFF控制的使能引腳。 NCP562設計用于低成本陶瓷電容器,需要0.1μF的最小輸出電容。該器件采用微型SC82-AB表面貼裝封裝。標準電壓版本為1.5,1.8,2.5,2.7,2.8,3.0,3.3,3.5和5.0 V.其他電壓可以100 mV步進。可以使用無鉛電鍍選項。 特性 典型值為2.5μA的低靜態電流 低輸出電壓選項 輸出電壓精度為2.0% -40°C至85°C的溫度范圍 NCP562提供啟用引腳 Pb - 免費套餐可用 應用 終端產品 電池供電儀器 手持式儀器 攝像機和相機 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NCP563 LDO穩壓器 80 mA 超低Iq

NCP511 LDO穩壓器 150 mA 超低壓差 低Iq

固定輸出低靜態電流低壓降(LDO)線性穩壓器專為需要低靜態電流的手持通信設備和便攜式電池供電應用而設計。 NCP511具有40μA的超低靜態電流。每個LDO線性穩壓器包含一個電壓基準單元,一個誤差放大器,一個PMOS功率晶體管,用于設置輸出電壓的電阻,電流限制和溫度限制保護電路。 NCP511設計用于低成本陶瓷電容器,要求最小輸出電容為1.0 5F。 LDO采用微型TSOP-5表面貼裝封裝。標準電壓版本為1.5,1.8,2.5,2.7,2.8,3.0,3.3和5.0 V.其他電壓可以100 mV步進。 特性 低典型值為40μA的靜態電流 100 mA時100 mV的低壓差電壓 出色的生產線和負荷調節 最大工作電壓6.0 V 低輸出電壓選項 高精度輸出電壓2.0% 工業溫度范圍-40°C至85°C 無鉛封裝可用 應用 手機 電池供電儀器 手持式儀器 Camcorde rs和相機 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NCP511 LDO穩壓器 150 mA 超低壓差 低Iq

NCP5504 LDO穩壓器 250 mA 雙輸出 低噪聲

4是一款雙輸出低壓差(LDO)線性穩壓器,在工作溫度范圍內具有+/- 2.0%的精度。它具有3.3 V的固定輸出電壓(適用于其他固定輸出電壓選項的工廠觸點)和可調節輸出,范圍為1.25 V至5.0 V.它采用5引腳DPAK無鉛封裝。 NCP5504 LDO線性穩壓器提供低噪聲工作,無需旁路電容用于固定輸出。該器件的紋波抑制為75 dB,250 mA時的壓差為250 mV。 NCP5504適用于后調節和功率敏感的電池供電應用。 特性 一個固定輸出和一個可調節輸出 可調輸出電壓從1.25 V到5.0 V 低壓差250 mV典型值250 mA 低靜態電流370μA 75 dB的紋波抑制 溫度范圍-25°C至+ 85°C 溫度2.0%的準確度 熱保護和電流限制 應用 視聽設備 電池供電的消費類產品 儀器儀表 計算與網絡國王申請 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NCP5504 LDO穩壓器 250 mA 雙輸出 低噪聲

NCP1117LP LDO穩壓器 1 A 固定和可調 正

7LP低壓降(LDO)線性穩壓器是流行的NCP1117系列低壓差穩壓器的低功耗版本,具有降低的靜態電流。它主要用于0到125度溫度范圍內的大批量消費應用。該系列產品能夠提供超過1 A的輸出電流,在1 A全電流負載下具有1.3 V的壓差,該系列包括1.5 V,1.8 V,2.5 V,3.3 V的可調和五種固定電壓版本, 5.0 V。 特性 優勢 輸出電流超過1.0 A 1A輸出電流 應用 終端產品 電視和監視器 電視和監視器 設置頂盒和娛樂設備 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NCP1117LP LDO穩壓器 1 A 固定和可調 正

MC79L 線性穩壓器 100 mA 5 V 負極

0負線性穩壓器是一款價格低廉,易于使用的器件,適用于需要高達100 mA電流的眾多應用。與功率更高的MC7900系列負調節器一樣,該線性穩壓器具有熱關斷和電流限制功能,使其非常堅固耐用。在大多數應用中,無需外部元件即可運行。 MC79L00線性穩壓器適用于卡上調節或需要適度電流水平的穩壓負電壓的任何其他應用。與常見的電阻/齊納二極管方法相比,該穩壓器具有明顯的優勢。 規格: MC79L00AB MC79L00AC 容差 4% 4% 溫度范圍 -40°C到+ 125°C 0°C至+ 125°C 封裝 SOIC-8,TO-92 SOIC-8,TO-92 特性 無需外部組件 內部短路電流限制 內部熱過載保護 低成本 提供的互補正穩壓器(MC78L00系列) 無鉛封裝是Av ailable 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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MC79L 線性穩壓器 100 mA 5 V 負極

MC78LC LDO穩壓器 80 mA 超低Iq

00低壓降(LDO)線性穩壓器專為需要低靜態電流的手持通信設備和便攜式電池供電應用而設計。 MC78LC00系列具有1.1μA的超低靜態電流。每個LDO線性穩壓器包含一個電壓基準單元,一個誤差放大器,一個PMOS功率晶體管和用于設置輸出電壓的電阻。 MC78LC00低壓降(LDO)線性穩壓器設計用于低成本陶瓷電容器,要求最小輸出電容為0.1μF。 LDO采用微型薄型SOT23-5表面貼裝封裝和SOT-89,3引腳封裝。標準電壓版本為1.5,1.8,2.5,2.7,2.8,3.0,3.3,4.0和5.0 V.其他電壓可以100 mV步進。 特性 低靜態電流1.1μA典型 出色的線路和負載調節 最大工作電壓12 V 低輸出電壓選項 高精度輸出電壓2.5% 工業溫度范圍-40°C至85°C 兩個表面貼裝封裝(SOT-89,3針或SOT-23,5針) 無鉛封裝可用 應用 電池供電儀器 手持式儀器 Camcorde rs和相機 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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MC78LC LDO穩壓器 80 mA 超低Iq

NCP1594A 同步DC-DC降壓轉換器 集成 2.9至5.5 V 4A 開關頻率高達2 MHz

4A提供了極大的靈活性,可以進行設計優化。該部件能夠優化尺寸與效率之間的權衡和可調節性,以滿足各種POL應用。可調功能包括軟啟動時序,開關頻率,輸出電壓和工作模式(固定CCM模式或DCM / CCM操作)。附加功能包括REFIN輸入,允許使用外部參考,可用于DDR終端應用。可通過兩個輸入選擇九個輸出電壓,或者可通過兩個外部電阻在外部調節該部件.NCP1594A具有過流,欠壓和熱故障保護功能。該部件在-40C至85C之間完全指定。 特性 優勢 2.9 V至5.5V的操作 允許從3.3V或5V總線軌操作 可調頻率從500 kHz到2 MHz 優化總體規模與效率的權衡 9固定輸出電壓或外部可調低至0.6V 節省外部電阻和/或提供設計靈活性 欠壓,過流和過溫保護 保護IC免受故障 可調節軟啟動 設置受控輸出斜坡上升時間 安全啟動到prebias輸出 防止來自輸出電容器的反向電流 外部參考輸入 允許更改輸出并可用于DDR終止應用程序 逐周期過流 防止過流情況 可調開關頻率從500kHz到2MHz 在規模和效率方面優化設計 REFIN輸入 允許在...
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NCP1594A 同步DC-DC降壓轉換器 集成 2.9至5.5 V 4A 開關頻率高達2 MHz

NCV8843 降壓穩壓器 1.5 A 340 kHz 具有同步功能

3是一款1.5 A降壓穩壓器IC,工作頻率為340 kHz。該器件采用V 2 ?控制架構,提供無與倫比的瞬態響應,最佳的整體調節和最簡單的環路補償。 NCV8842可承受4.0 V至40 V的輸入電壓,并包含同步電路。片上NPN晶體管能夠提供最小1.5 A的輸出電流,并通過外部升壓電容進行偏置,以確保飽和,從而最大限度地降低片內功耗。保護電路包括熱關斷,逐周期電流限制和頻率折返短路保護。 特性 優勢 V 2 ?控制架構 超快速瞬態響應,改進調節和簡化設計 2.0%誤差放大器參考電壓容差 嚴格的輸出調節 逐周期限流 限制開關和電感電流 開關頻率短路時減少4:1 降低短路功耗 自舉操作(BOOST) 提高效率并最大限度地降低片內功耗 與外部時鐘同步(SYNC) 與外部時鐘同步(SYNC) 1.0 A關閉靜態電流 當SHDNB為最小時電流消耗最小化斷言 熱關機 保護IC免于過熱 軟啟動 在啟動期間降低浪涌電流并最大限度地減少輸出過沖 無鉛封裝可用 應用 終端產品 汽車 工業 直流電源 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NCV8843 降壓穩壓器 1.5 A 340 kHz 具有同步功能

KA78R LDO穩壓器 1 A 5至15V 帶固定輸出

XC是一款適用于各種電子設備的低壓差穩壓器。它提供帶有TO-220-4引線全模封裝的恒壓電源。在滿額定電流(1A)下,KA78RXXC的壓差低于0.5V。該穩壓器具有各種功能,如峰值電流保護,熱關斷,過壓保護和輸出禁用功能。 特性 1A / 3.3V,5V,8V,9V ,12V,15V輸出低壓差穩壓器 TO-220全模封裝(4pin) 過流保護,熱關機 過壓保護,短路保護 帶輸出禁用功能 應用 此產品是一般用途,適用于許多不同的應用。 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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KA78R LDO穩壓器 1 A 5至15V 帶固定輸出

LV5762QA 降壓型開關穩壓器

QA是一個1ch降壓電壓開關穩壓器。 特性 1ch降壓開關穩壓控制器 與負載無關的軟啟動電路 頻率折返功能 開/關功能 內置逐脈沖OCP電路。通過使用外部MOS的導通電阻進行檢測。 電路圖、引腳圖和封裝圖
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LV5762QA 降壓型開關穩壓器

LV5749NV 降壓穩壓器 開關 1通道

NV是單通道降壓型開關穩壓器。 特性 與負載無關的軟啟動電路 ON / OFF功能 集成脈沖脈沖過流保護 電流模式控制 電路圖、引腳圖和封裝圖
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LV5749NV 降壓穩壓器 開關 1通道
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