TOPSwitch?GX系列第四代單片開關(guān)電源的原理 TOPSwitch?GX系列是美國PowerIntegrations公司繼TOPSwitch?FX之后,于2000年底新推出的第四代單片開關(guān)電源集成電路,并將作為主流產(chǎn)品加以推廣。下面詳細闡述TOPSwitch?GX的性能特點、產(chǎn)品分類和工作原理。 1TOPSwitch?GX的性能特點及產(chǎn)品分類 1.1性能特點 (1)該系列產(chǎn)品除具備TOPSwitch?FX系列的全部優(yōu)點之外,還將最大輸出功率從75W擴展到250W,適合構(gòu)成大、中功率的高效率、隔離式開關(guān)電源。 (2)采用TO?220?7C封裝的TOP242~TOP249產(chǎn)品,新增加了線路檢測端(L)和從外部設(shè)定極限電流端(X)這兩個引腳,用來代替TOPSwitch?FX的多功能端(M)的全部控制功能,使用更加靈活、方便。 (3)將開關(guān)頻率提高到132kHz,這有助于減小高頻變壓器及整個開關(guān)電源的體積。 (4)當開關(guān)電源的負載很輕時,能自動將開關(guān)頻率從132kHz降低到30kHz(半頻模式下則由66kHz降至15kHz),可降低開關(guān)損耗,進一步提高電源效率。 (5)采用了被稱作EcoSmart的節(jié)能新技術(shù),顯著降低了在遠程通/斷模式下芯片的功耗,當輸入交流電壓是230V時,芯片功耗僅為160mW。 1.2產(chǎn)品分類 根據(jù)封裝形式和最大連續(xù)輸出功率的不同,TOPSwitch?GX系列可劃分成三大類、共14種型號,詳見表1。型號中的后綴P、G、Y分別表示DIP?8B、SMD?8B、TO?220?7C封裝。 表1TOPSwitch?GX的產(chǎn)品分類及最大連續(xù)輸出功率POM
TOPSwitch?GX的引腳排列如圖1所示。其中,TO?220?7C封裝有6個引出端,它們分別是控制端C,線路檢測端L,極限電流設(shè)定端X,源極S,開關(guān)頻率選擇端F,漏極D。利用線路檢測端(L)可實現(xiàn)四種功能:過壓(OV)保護;欠壓(UV)保護;電壓前饋(當電網(wǎng)電壓過低時用來降低最大占空比);遠程通/斷(ON/OFF)和同步。而利用極限電流設(shè)定端(X),可從外部設(shè)定芯片的極限電流。DIP?8B和SMD?8B封裝仍保留多功能端M,并未設(shè)置開關(guān)頻率選擇端F,故等效于四端器件。其余引腳功能與TOPSwitch?FX相同。
圖1TOPSwitch?GX的引腳排列(a)TO?220?7C封裝(b)DIP?8B和SMD?8B封裝
圖2TOPSwitch?GX的內(nèi)部框圖 3TOPSwitch?GX的工作原理 采用Y封裝的TOPSwitch?GX系列產(chǎn)品,其內(nèi)部框圖如圖2所示。電路主要由18部分組成: (1)控制電壓源; (2)帶隙基準電壓源; (3)頻率抖動振蕩器; (4)并聯(lián)調(diào)整器/誤差放大器; (5)脈寬調(diào)制器(含PWM比較器和觸發(fā)器); (6)過流保護電路; (7)門驅(qū)動級和輸出級; (8)具有滯后特性的過熱保護電路; (9)關(guān)斷/自動重起動電路; (11)軟起動電路; (12)欠壓比較器; (13)電流極限比較器; (14)線路比較器; (15)線路檢測端和極限電流設(shè)定端的內(nèi)部電路; (16)輕載時自動降低開關(guān)頻率的電路; (17)停止邏輯; (18)開啟電壓為1V的電壓比較器。 它與TOPSwitch?FX的主要區(qū)別為:新增加了第(16)、(17)、(18)項單元電路;給電流極限調(diào)節(jié)器也增加了軟起動輸出端;將頻率抖動振蕩器產(chǎn)生的開關(guān)頻率提升到132kHz(全頻模式)或66kHz(半頻模式);給頻率抖動振蕩器增加了一個“停止邏輯”(STOPLOGIC)電路,使之工作更為可靠。TOPSwitch?GX的工作原理仍然是利用反饋電流IC來調(diào)節(jié)占空比D,達到穩(wěn)壓目的。舉例說明,當輸出電壓VO降低時,經(jīng)過光耦反饋電路使得IC減小,占空比則增大,輸出電壓隨之升高,最終使VO維持不變。 TOPSwitch?GX與TOPSwitch?FX的性能比較,詳見表2。下面重點闡述TOPSwitch?GX新增功能電路的原理。 3.1輕載時自動降低開關(guān)頻率的電路 對TOPSwitch?GX而言,開關(guān)頻率及占空比能隨輸出端負載的降低而自動減小。其減小量與控制端流入的電流成反比。當控制端電流逐漸增大時,占空比能線性地減少到10%,但是當負載很輕時,占空比可低于10%。與此同時,開關(guān)頻率也減少到最小值,以提高開關(guān)電源在輕載下的效率。當開關(guān)頻率的正常值(即典型值)為132kHz時,頻率最小值為30kHz,在半頻模式下開關(guān)頻率正常值為132kHz/2=66kHz,此時頻率最小值就降至15kHz。該特性能保證開關(guān)電源在輕載時,仍保持良好的調(diào)節(jié)功能,并且降低了電源的開關(guān)損耗。開關(guān)頻率f和占空比D與控制端電流IC的關(guān)系如圖3所示。
圖3開關(guān)頻率和占空比與控制端電流的關(guān)系曲線 (a)f?IC關(guān)系曲線(b)D?IC關(guān)系曲線
表2TOPSwitch?GX與TOPSwitch?FX的性能比較 進一步分析可知,開關(guān)損耗是由片內(nèi)功率開關(guān)管MOSFET的電容損耗和開關(guān)交疊損耗這兩部分構(gòu)成的。這里講的電容損耗亦稱CV2f損耗,它是指儲存在MOSFET輸出電容和高頻變壓器分布電容上的電能,要在每個開關(guān)周期開始時被泄放掉而產(chǎn)生的損耗。交疊損耗則是由于MOSFET存在開關(guān)時間而產(chǎn)生的。在MOSFET的通/斷過程中,有效的電壓和電流同時加到MOSFET上的時間很短,而MOSFET的開關(guān)交疊時間較長,這勢必造成功率損耗。單片開關(guān)電源內(nèi)部加有很小的米勒(Miller)電容,使得MOSFET的開關(guān)速度更快,其交疊損耗僅為分立開關(guān)電源的1/10左右,可忽略不計。但是,由TOPSwitch?GX構(gòu)成的開關(guān)電源在額定輸出功率下,MOSFET的電容損耗仍占總功耗的7%左右,這是不容忽視的問題。特別當開關(guān)電源的負載很輕時,電容損耗在總功耗中所占份額還會進一步增加。因此,輕載時令TOPSwitch?GX處于低頻開關(guān)狀態(tài),這對于降低MOSFET的電容損耗至關(guān)重要。 3.2內(nèi)部極限電流與外部可編程極限電流 TOPSwitch?GX的漏極極限電流,既可由內(nèi)部設(shè)定,亦可從外部設(shè)定。這是它與TOPSwitch?Ⅱ的另一顯著區(qū)別。其內(nèi)部自保護極限電流ILIMIT的最小值、典型值和最大值見表3,測試條件為芯片結(jié)溫TJ=25℃。ILIMIT會隨環(huán)境溫度的升高而增大。TOPSwitch?GX在每個開關(guān)周期內(nèi)都要檢測MOSFET漏?源極導通電阻RDS(ON)上的漏極峰值電流ID(PK)。當ID(PK)>ILIMIT時,過流比較器就輸出高電平,依次經(jīng)過觸發(fā)器、主控門和驅(qū)動級,將MOSFET關(guān)斷,起到過流保護作用。將TOPSwitch?GX與TOPSwitch?Ⅱ進行比較后不難發(fā)現(xiàn),TOPSwitch?GX的極限電流容許偏差要小得多。例如TOP223P/Y的容差為1.00±0.1A,相對偏差達(±0.1/1.00)×100%=±10%。而TOP244P/G的容差為1.00±0.07A,相對偏差減小到(±0.07/1.00)×100%=±7%。這表明,用TOP244P/G代替TOP223P/Y來設(shè)計開關(guān)電源時,由于TOP244P/G不需要留出過多的極限電流余量并且它把最大占空比提高到78%(TOPSwitch?Ⅱ僅為67%),因此在相同的輸入功率/輸出電壓條件下,TOPSwitch?GX要比同類TOPSwitch?Ⅱ的輸出功率高出10%~15%,并且還能降低外圍元件的成本。 為方便用戶使用,也可從外部通過改變極限電流設(shè)定端(X)的流出電流IX(用負值表示,單位是μA),來設(shè)定極限電流I′LIMIT值。I′LIMIT的設(shè)定范圍是(30% ~100%)·ILIMIT。 表3內(nèi)部自保護極限電流值
3.3遠程通/斷 TOPSwitch?GX是通過改變線路檢測端流入(或流出)電流IX的大小及方向,來控制開關(guān)電源通、斷狀態(tài)的。線路檢測端內(nèi)部還增加了開啟電壓為1V的電壓比較器,此開啟電壓可用于遠程通/斷控制。對于P/G封裝的芯片,把晶體管或光耦合器的輸出接到多功能端(M)與源極(S)之間,就用正邏輯信號(高電平)起動開關(guān)電源,加低電平信號則關(guān)斷;而接在多功能端與控制端(C)之間,就改用負邏輯信號(低電平)起動開關(guān)電源,加高電平則關(guān)斷。對于Y封裝的芯片,將晶體管或光耦的輸出分別接極限電流設(shè)定端(X)、線路檢測端(L),亦可對開關(guān)電源的通/斷進行遙控。 |
TOPSwitch?GX系列第四代單片開關(guān)電源的原理
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TOPSwitch?GX系列單片開關(guān)電源的快速設(shè)計法
TOPSwitch?GX系列單片開關(guān)電源的快速設(shè)計法
TOPSwitch?GX屬于高性價比的單片開關(guān)電源。下面介紹利用特性曲線快速選擇T
2009-07-10 09:08:06
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TOPSwitch?GX系列單片開關(guān)電源的應用
TOPSwitch?GX系列單片開關(guān)電源的應用
1高效率70W通用開關(guān)電源模塊
TOPSwitch?GX適合制作低成本、高效率、小尺
2009-07-10 09:52:23
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TOPSwitch單片開關(guān)電源的原理與應用
TOPSwitch單片開關(guān)電源的原理與應用
[編者按]慮及當前電源技術(shù)的發(fā)展,單片型開關(guān)電源已開始流行,并且具有強大的生命力,為此我們特邀國內(nèi)著名科技圖書作者
2009-07-11 08:53:21
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TOPSwitch—GX在開關(guān)電源中的應用
TOPSwitch—GX在開關(guān)電源中的應用
摘要:TOPSwitch—GX器件是一種PWM/MOSFET二合一的新型集成芯片,它
2009-07-16 08:30:54
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TOPSwitch?FX系列單片開關(guān)電源的原理與應用
TOPSwitch?FX系列單片開關(guān)電源的原理與應用
TOPSwitch?FX系列是美國PowerIntegrations公司繼TOPSwitch、TOPSwitch?Ⅱ之
2009-07-17 08:57:09
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TOPSwitch-FX系列單片機開關(guān)電源應用設(shè)計
TOPSwitch-FX系列單片機開關(guān)電源應用設(shè)計
TOPSwitch-FX系列單片機電源集成電路廣泛應用于各種通用及專用開關(guān)電源、待機電源、開關(guān)電源
2009-12-25 14:15:59
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淺析第四代移動通信
淺析第四代移動通信
引言 移動通信技術(shù)飛速發(fā)展,已經(jīng)歷了3個主要發(fā)展階段。每一代的發(fā)展都是技術(shù)的突破和觀念的創(chuàng)新。第一代起源于20世紀80年
2010-01-23 10:19:45
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蘋果第四代iPhone首張圖片曝光
蘋果第四代iPhone首張圖片曝光
在蘋果發(fā)布平板機iPad的前一天,一張iPad的照片出現(xiàn)在網(wǎng)上,由于大家的目光完全為iPad所吸引,因此沒有人注意到其
2010-02-08 09:28:26
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第四代iPhone細節(jié)曝光
第四代iPhone細節(jié)曝光
北京時間2月9日早間消息,美國數(shù)碼產(chǎn)品維修網(wǎng)站iResQ今天刊文,曝光了蘋果第四代iPhone的更多細節(jié)及圖片,第四代iPhone要比當前的iPhone 3
2010-02-09 11:00:00
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第四代蘋果iPhone再曝光
第四代蘋果iPhone再曝光
日前,在網(wǎng)絡(luò)上曝光了一組最新蘋果iPhone 4G的概念設(shè)計,其首次出現(xiàn)的五種色彩款式盡管未必真實,但還是著實讓人眼前一亮。
2010-03-04 09:37:22
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基于Topswitch的單片開關(guān)電源效率技術(shù)方案
基于Topswitch的單片開關(guān)電源效率技術(shù)方案
集成開關(guān)電源一直在沿著兩個方向不斷發(fā)展:第一是對
2010-04-16 16:00:01
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TOPSwitch—GX系列產(chǎn)品的性能特點
PowerIntegration公司在第三代單片開關(guān)電源TOPSwitch—FX基礎(chǔ)上推出的第四代單片開關(guān)電源TOPSwitch—GX系列芯片。 其最大輸出功率已擴展到290 W。由于將高壓功率MOSFET、PWM控制、故障保護和
2010-07-31 15:51:38
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TOPSwitch-GX的產(chǎn)品分類及性能特點
1、TOPSwitch-GX的產(chǎn)品分類
根據(jù)封裝形式和最大連續(xù)輸出功率的不同,TOPSwitch-GX系
2010-12-13 13:06:21
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TOPSwitch-GX設(shè)計注意事項
必須指出,TOPSwitch-GX的快速設(shè)計法旨在提供設(shè)計開關(guān)電源的正確途徑,所得到的PD、N參數(shù)均為估計值。最終能否
2010-12-14 17:02:40
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抵制開關(guān)電源的電磁干擾
自從20世紀90年代以來,各種單片開關(guān)電源集成電路竟相問世,現(xiàn)已形成TOPSwitch、TOPSwitch-2、TOPSwitch-FX、TOPSwitch-GX
2010-12-16 13:04:01
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基于TopswitchⅡ芯片開關(guān)電源理論設(shè)計與仿真
本文介紹了開關(guān)電源的基本原理,以及TopswitchⅡ型開關(guān)芯片的結(jié)構(gòu),探討了基于該芯片小功率通用開關(guān)電源的設(shè)計過程中開關(guān)管的選型,主要元件參數(shù)的計算等問題。最后通過仿真試驗
2012-07-25 14:13:54
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基于PWM集成控制器開關(guān)電源的設(shè)計與仿真
基于PWM集成控制器開關(guān)電源的設(shè)計與仿真 摘要:針對電源發(fā)展的集成化與小型化趨勢,提出了一種基于TOPSwitch-GX單片開關(guān)電源的設(shè)計方法。詳細分析該電源電路的外圍控制電路、抗干擾電路、輸出濾波
2017-12-12 11:47:34
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LeCroy第四代示波器:世界工程的影響者(下)
報告由LeCroy公司技術(shù)支持張昌駿先生發(fā)表了名為“第四代示波器的創(chuàng)新、卓越與價值”的演講。LeCroy公司是全球唯一一家專業(yè)專注于數(shù)字示波器的廠商。此次張昌駿先生以其嫻熟的業(yè)務知識與經(jīng)驗,介紹了由LeCroy公司創(chuàng)新的領(lǐng)先世界的第四代示波器,為世界的工程發(fā)展產(chǎn)生了不可磨滅的影響。
2018-06-22 16:10:00
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LeCroy第四代示波器:世界工程的影響者(中)
報告由LeCroy公司技術(shù)支持張昌駿先生發(fā)表了名為“第四代示波器的創(chuàng)新、卓越與價值”的演講。LeCroy公司是全球唯一一家專業(yè)專注于數(shù)字示波器的廠商。此次張昌駿先生以其嫻熟的業(yè)務知識與經(jīng)驗,介紹了由LeCroy公司創(chuàng)新的領(lǐng)先世界的第四代示波器,為世界的工程發(fā)展產(chǎn)生了不可磨滅的影響。
2018-06-22 16:30:00
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LeCroy第四代示波器:世界工程的影響者(上)
報告由LeCroy公司技術(shù)支持張昌駿先生發(fā)表了名為“第四代示波器的創(chuàng)新、卓越與價值”的演講。LeCroy公司是全球唯一一家專業(yè)專注于數(shù)字示波器的廠商。此次張昌駿先生以其嫻熟的業(yè)務知識與經(jīng)驗,介紹了由LeCroy公司創(chuàng)新的領(lǐng)先世界的第四代示波器,為世界的工程發(fā)展產(chǎn)生了不可磨滅的影響。
2018-06-22 16:10:00
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美光將推出最新的第四代3D NAND閃存
美光宣布,已經(jīng)完成第四代3D NAND閃存的首次流片,應用了全新的替換柵極(RG)架構(gòu),并計劃在明年投入量產(chǎn)。
2019-10-14 16:04:32
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金山云第四代云服務器正式發(fā)布,性能提升23%
金山云宣布基于全新Intel Cascade Lake CPU、最新六通道DDR4內(nèi)存的第四代云服務器正式上線。
2020-03-19 13:44:59
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如何使用TOPSwitch-GX系列芯片實現(xiàn)單片開關(guān)電源的應用設(shè)計
介紹了美國 Power Integrations公司最新研制的開關(guān)電源集成芯片 TOPSwitch2GX系列的主要特點 ,設(shè)計了一款基于此系列芯片的多路輸出單端反激式開關(guān)電源 ,闡述了設(shè)計的主要步驟 ,給出了設(shè)計注意事項及試驗結(jié)果。此電源具有低成本、高效率、小尺寸、全密封式的特點。
2020-07-23 08:00:00
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基于TOPSwitch-GX系列的離線電源
由于TOPSwitch-GX的高度集成,芯片中解決了許多電源設(shè)計問題。剩下很少的問題需要外部解決,從而為所有應用提供了一種通用的電路配置。
2021-05-15 07:41:00
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第四代惠普戰(zhàn)66銳龍版在京東、天貓開啟預約
2月22日消息,今天第四代惠普戰(zhàn)66銳龍版開啟預約,預約持續(xù)到2月28日,將于3月1日正式開賣,支持12期白條免息。
2021-02-23 10:13:51
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廣汽豐田官宣第四代漢蘭達將在4月19日首發(fā)亮相
近日獲悉,廣汽豐田官宣,第四代漢蘭達將會在今年4月19日開幕的上海車展期間在國內(nèi)首發(fā)亮相。
2021-03-22 15:02:30
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它激式開關(guān)電源的學習課件免費下載
本文檔的主要內(nèi)容詳細介紹的是它激式開關(guān)電源的學習課件免費下載包括了:1 典型它激式開關(guān)電源,2 集成驅(qū)動器及其應用,3 STR系列集成變換電路,4 TOP系列集成開關(guān)電源,5 TOPSwitch的應用,6 DC/DC變換電路
2021-03-30 17:24:12
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wifi技術(shù)標準第四代第五代區(qū)別
wifi技術(shù)標準第四代是第四代移動通信技術(shù)的意思,第五代就是第五代移動通信技術(shù),那么這兩代之間有什么區(qū)別呢?
2022-01-01 16:43:00
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德賽西威攜手高通打造第四代智能座艙系統(tǒng)
德賽西威與高通技術(shù)公司宣布,雙方將基于第4代驍龍座艙平臺,共同打造德賽西威第四代智能座艙系統(tǒng)。
2022-01-05 14:25:23
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Vishay推第四代600 VE系列MOSFET器件 高通驍龍數(shù)字底盤助力汽車發(fā)展
Vishay Intertechnology, Inc.(紐約證券交易所代碼:VSH)??推出了其第四代 600 VE 系列功率 MOSFET 中的最新器件。
2022-03-28 11:54:14
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UnitedSiC第四代技術(shù)提供TO247-4L封裝
UnitedSiC(現(xiàn)名Qorvo)擴充了其1200V產(chǎn)品系列,將其突破性的第四代SiC FET技術(shù)推廣到電壓更高的應用中。
2022-06-06 09:33:57
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什么是第四代半導體?
第四代半導體我們其實叫超禁帶半導體,它分兩個方向,一是超窄禁帶,禁帶寬度(指被束縛的價電子產(chǎn)生本征激發(fā)所需要的最小能量)在零點幾電子伏特(eV),比超窄禁帶更窄的材料便稱為導體;
2022-08-22 11:10:39
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第四代北斗芯片發(fā)布,推動北斗規(guī)模應用
在4月26日召開的第十三屆中國衛(wèi)星導航年會(CSNC2022)上,第四代北斗芯片正式發(fā)布。
2023-04-28 09:46:52
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虹科新品 | HK&ATTO推出FastFrame? 第四代智能以太網(wǎng)適配器系列
虹科新品HK&ATTO推出FastFrame第四代智能以太網(wǎng)適配器系列ATTOTechnology,Inc.是35多年來為數(shù)據(jù)密集型計算環(huán)境提供網(wǎng)絡(luò)、存儲連接和基礎(chǔ)設(shè)施解決方案的全球領(lǐng)導者
2023-05-11 10:36:09
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蘋果第四代iPhone SE發(fā)布被推遲
現(xiàn)預計蘋果自研的5G調(diào)制解調(diào)器要等到2025年才能進入大規(guī)模生產(chǎn)。因此,第四代iPhone SE的發(fā)布時間也會相應延后。第四代iPhone SE的計劃也隨之被推遲了。
2023-06-25 15:20:43
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TOPSwitch-I、TOPSwitch-II系列單片開關(guān)電源及其應用
單片開關(guān)電源具有單片集成化、最簡外圍電路、最佳性能指標、能構(gòu)成無工頻變壓器開關(guān)電源等顯著優(yōu)點。美國動力公司在世界上率先研制成功的三端隔離式脈寬調(diào)制單片開關(guān)電源集成電路,被譽為“頂級開關(guān)電源”。
2023-12-18 10:14:09
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高通公布第四代驍龍座艙平臺
在2024年的CES展會上,高通公司公布了其最新的第四代驍龍座艙平臺。這一新平臺旨在滿足汽車廠商對于打造獨特、差異化和品牌化體驗的需求。
2024-01-11 14:27:41
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