热敏电阻抑制浪涌电流设计

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NTC热敏电阻,抑制浪涌电流

NTC热敏电阻,抑制浪涌电流

为了避免电子电路中在开机瞬间产生的浪涌电流,在电源电路中串接一个功率型NTC热敏电阻,能有效的抑制开机时的浪涌电流,并在完成浪涌电流抑制作用后,由于通过其电流的持续作用,功率型热敏电阻的阻值将下降的一个非常小的程度,它消耗的功率可以忽略不计,不会对正常的工作电流造成影响,所以在电源回路中使用功率型NTC热敏电阻,是抑制开机浪涌电流保护电子设备免遭破坏的最为简便而有效的措施。

功率型NTC热敏电阻器的选用原则1.电阻器的最大工作电流〉实际电源回路的工作电流2.功率型电阻器的标称电阻值R≥1.414*E/Im式中 E为线路电压 Im为浪涌电流对于转换电源,逆变电源,开关电源,UPS电源, Im=100倍工作电流对于灯丝,加热器等回路 Im=30倍工作电流3.B值越大,残余电阻越小,工作时温升越小4.一般说,时间常数与耗散系数的乘积越大,则表示电阻器的热容量越大,电阻器抑制浪涌电流的能力也越强。

华巨电子生产的功率型防浪涌热敏电阻工3种类型如下:功率型NTC热敏电阻,主要应用于开关电源,UPS,大功率电子产品的开机防浪涌SC MF72功率型NTC热敏电阻SCD大功率型NTC热敏电阻MF74超大功率型NTC热敏电阻0.1A~11A 2A~32A 10A~36A其中SC系列为常规热敏电阻常见的有D5,D7,D9,D11,D13,D15,D20,D25系列,如5D5,5D7,5D9,10D11,10D15,5D20,5D25等具体规格型号和参数等信息参见:/ntcremin/sc.htmSCD系列是SCD系列大功率NTC热敏电阻是华巨电子工程师花费数年时间研制出来的专利产品,产品选用纳米材料等高科技产品作为原材料联合南京东南大学和理工大学等几所学校和科研院所联合研发的新一代抑制浪涌的功率型NTC热敏电阻,生产中采用新工艺新技术生产的新一代防浪涌NTC热敏电阻,SCD系列热敏电阻具有抑制浪涌能力强,最大稳态电流大,性能稳定,性价比高等特点。

抑制浪涌电流用NTC热敏电阻器

抑制浪涌电流用NTC热敏电阻器

抑制浪涌电流用NTC热敏电阻器产品概述在有电容器,加热器和马达的电子电路中,在电流接通的瞬间,必将产生一个很大的电流,这种浪涌电流作用的时间虽短,但其峰值却很大。

在转换电源,开关电源,UPS电源中,这种浪涌电流甚至超过工作电流的100倍以上。

因此,必须有效的抑制这种浪涌电流。

当电流直接加在功率型NTC热敏电阻器上时,其电阻值就会随着电阻体发热而迅速下降。

由于功率型NTC热敏电阻器有一个规定的零功率电阻值,当其串联在电源回路中时,就可以有效地抑制开机浪涌电流,并且在完成抑制浪涌电流作用以后,由于通过其电流的持续作用,功率型NTC热敏电阻器的电阻值将下降到非常小的程度,它消耗的功率可以忽略不计,不会对正常的工作电流造成影响。

所以,在电源回路中使用功率型NTC热敏电阻器,是抑制开机时的浪涌电流,以保护电子设备免遭破坏的最为简便而有效的措施。

主要参数额定零功率电阻R25(Ω)最大稳态电流I(A)最大电流时近似电阻值R(Ω)时间常数(S)耗散系数(mW/℃ )工作温度范围: -55 ~ +200℃抑制浪涌电流用NTC热敏电阻器应用前后对比负荷--温度特性曲线应用实例:温度测量、控制用NTC热敏电阻器产品概述NTC热敏电阻器给许多温度测量与控制设备提供实用的,低成本的解决方案,适用于-55 ℃到+300 ℃的温度范围内。

MF58型玻壳精密型MF58型热敏电阻器采用陶瓷工艺与半导体工艺相结合的工艺技术制作而成,为两端轴向引出线玻璃封装结构。

MF52 E型珠状精密型MF52 E型热敏电阻器是采用新材料、新工艺生产的小体积的环氧树脂包封型NTC热敏电阻器,具有高精度和快速反应等优点。

主要参数额定零功率电阻值R25 (Ω)R25允许偏差(%)B值(25/50 ℃)/(K)B值允许偏差(%)耗散系数≥2.0mW/ ℃热时间常数≤7S额定功率≤50mW工作温度范围: -55 ~+300 ℃应用原理及实例温度测量(惠斯登电桥电路)温度控制温度补偿用NTC热敏电阻器产品概述许多半导体和ICs有温度系数而且要求温度补偿,以在较大的温度范围中达到稳定性能的作用,由于NTC 热敏电阻器有较高的温度系数,所以广泛应用于温度补偿。

mos管浪涌电流抑制电路

mos管浪涌电流抑制电路

mos管浪涌电流抑制电路
浪涌电流抑制电路是一种用来保护电气设备免受浪涌电流的损害的电路。

浪涌电流是指在电源或电路突然发生变化时,电流瞬间增加的现象,可能导致电器设备的故障。

为了抑制浪涌电流,可以采用以下几种常见的电路设计:1. 电感电阻电路:将电感线圈与电阻器串联,通过电感的电流变化来衰减浪涌电流。

电感的电流变化是缓慢的,能够有效抑制浪涌电流的瞬时增长。

2. 二极管电路:利用二极管的非线性特性,使其在浪涌电流出现时阻断,从而减少浪涌电流对电路的影响。

此电路常用于电源输入端,用来保护电源供电部分的电子元件。

3. 金属氧化物压敏电阻(MOV)电路:将MOV连接在电路中,当电压超过MOV的阈值时,MOV变为一个高阻抗,从而限制电压的上升,抑制浪涌电流。

4. 波形整形电路:通过改变电路的输入波形,使其与设备的工作要求相匹配。

这样可以降低浪涌电流的幅值和频率,保护设备免受浪涌电流的影响。

需要注意的是,不同的设备和电路对于浪涌电流的抑制要求不同,因此在设计浪涌电流抑制电路时,需要根据具体的应用场景和需求进行选择。

同时,还需要遵循相关的安全标准和规定,确保电路的稳定性和可靠性。

热敏电阻抑制浪涌电流原理

热敏电阻抑制浪涌电流原理

热敏电阻抑制浪涌电流原理热敏电阻是一种能够通过温度变化来改变电阻值的电子元件。

它的工作原理是基于材料的温度对电阻的敏感性,当温度升高时,电阻值会下降,反之亦然。

这种特性使得热敏电阻在电路中具有很多应用,其中之一就是用于抑制浪涌电流。

浪涌电流是指在电路中突然产生的短暂高电流。

它的产生原因可以是电源突然开关或关闭、电感储能释放、电容充电等。

浪涌电流的存在会对电子设备造成损害,甚至导致设备故障。

因此,抑制浪涌电流是保护电子设备的重要措施之一。

热敏电阻抑制浪涌电流的原理是利用热敏电阻的温度敏感性。

当电路中流过的电流突然增大时,热敏电阻会因为流过的电流增大而发热,温度升高。

由于热敏电阻的电阻值与温度成反比,所以电阻值会随之下降。

这样一来,热敏电阻的低电阻值就会吸收更多的电流,从而减小浪涌电流通过的路径,起到抑制浪涌电流的作用。

为了实现热敏电阻对浪涌电流的抑制,需要在电路中合理地安置热敏电阻。

一种常见的做法是将热敏电阻与其他元件(如电容、电感等)组成一个低通滤波电路。

低通滤波电路可以通过选择适当的元件参数,使得在特定频率范围内的高频信号被滤除,从而减小浪涌电流对设备的影响。

除了在电路中使用热敏电阻来抑制浪涌电流外,还可以通过控制电源开关速度来减小浪涌电流的幅值。

这是因为电源开关的速度越慢,浪涌电流的上升速度也越慢,从而减小了对设备的冲击。

需要注意的是,热敏电阻抑制浪涌电流的效果受到热敏电阻自身特性的影响。

热敏电阻的响应速度较慢,因此在选择热敏电阻时需要考虑其响应时间。

另外,热敏电阻的电阻值随温度变化而变化,因此在设计电路时需要考虑热敏电阻的温度范围和温度变化对电路性能的影响。

热敏电阻通过利用自身的温度敏感性,可以在电路中抑制浪涌电流的产生。

通过合理地安置热敏电阻,并结合其他元件组成滤波电路,可以有效地保护电子设备免受浪涌电流的损害。

在实际应用中,需要根据具体的电路需求选择合适的热敏电阻,并注意其特性对电路性能的影响。

开关电源的防浪涌电路

开关电源的防浪涌电路

开关电源模块的输入电路大都采用整流加电容滤波电路。

在输入电路合闸瞬间,由于电容器上的初始电压为零会形成很大的瞬时冲击电流(如图1所示),特别是大功率开关电源,其输入采用较大容量的滤波电容器,其冲击电流可达100A以上。

在电源接通瞬间如此大的冲击电流幅值,往往会导致输入熔断器烧断,有时甚至将合闸开关的触点烧坏,轻者也会使空气开关合不上闸,上述原因均会造成开关电源无法正常投入。

为此几乎所有的开关电源在其输入电路设置防止冲击电流的软起动电路,以保证开关电源模块正常而可靠的运行。

图1 合闸瞬间滤波电容电流波形2 常用软起动电路(1)采用功率热敏电阻电路热敏电阻防冲击电流电路如图2所示。

它利用热敏电阻的Rt的负温度系数特性,在电源接通瞬间,热敏电阻的阻值较大,达到限制冲击电流的作用;当热敏电阻流过较大电流时,电阻发热而使其阻值变小,电路处于正常工作状态。

采用热敏电阻防止冲击电流一般适用于小功率开关电源,由于热敏电阻的热惯性,重新恢复高阻需要时间,故对于电源断电后又需要很快接通的情况,有时起不到限流作用。

图2 采用热敏电阻电路(2)采用SCR R电路该电路如图3所示。

在电源瞬时接通时,输入电压经整流桥VD1 VD4和限流电阻R对电容器C 充电。

当电容器C充电到约80%的额定电压时,逆变器正常工作,经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号,使晶闸管导通并短路限流电阻R,开关电源处于正常运行状态。

图3 采用SCR R电路这种限流电路存在如下问题:当电源瞬时断电后,由于电容器C上的电压不能突变,其上仍有断电前的充电电压,逆变器可能还处于工作状态,保持晶闸管继续导通,此时若马上重新接通输入电源,会同样起不到防止冲击电流的作用。

(3)具有断电检测的SCR R电路该电路如图4所示。

它是图3的改进型电路,VD5、VD6、VT1、RB、CB组成瞬时断电检测电路,时间常数RBCB的选取应稍大于半个周期,当输入发生瞬间断电时,检测电路得到的检测信号,关闭逆变器功率开关管VT2的驱动信号,使逆变器停止工作,同时切断晶闸管SCR的门极触发信号,确保电源重新接通时防止冲击电流。

浪涌电流产生的原因与5种抑制冲击电流的方法分析

浪涌电流产生的原因与5种抑制冲击电流的方法分析

浪涌电流产生的原因与5种抑制冲击电流的方法分析开关电源,电流,浪涌电流开关电源概述开关电源又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种。

其功能是将一个位准的电压,透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。

开关电源的输入多半是交流电源(例如市电)或是直流电源,而输出多半是需要直流电源的设备,例如个人电脑,而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。

开关电源不同于线性电源,开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式(饱和区)及全闭模式(截止区)之间切换,这两个模式都有低耗散的特点,切换之间的转换会有较高的耗散,但时间很短,因此比较节省能源,产生废热较少。

理想上,开关电源本身是不会消耗电能的。

电压稳压是透过调整晶体管导通及断路的时间来达到。

相反的,线性电源在产生输出电压的过程中,晶体管工作在放大区,本身也会消耗电能。

开关电源的高转换效率是其一大优点,而且因为开关电源工作频率高,可以使用小尺寸、轻重量的变压器,因此开关电源也会比线性电源的尺寸要小,重量也会比较轻。

若电源的高效率、体积及重量是考虑重点时,开关电源比线性电源要好。

不过开关电源比较复杂,内部晶体管会频繁切换,若切换电流尚加以处理,可能会产生噪声及电磁干扰影响其他设备,而且若开关电源没有特别设计,其电源功率因数可能不高。

浪涌电流概述通常在开关电源起动时,可能需要输入端的主电网提供短时的大电流脉冲,这种电流脉冲通常被称为“输入浪涌电流(inrush current)”。

输入浪涌电流首先给主电网中的断路器(main circuit breaker)和其它熔断器的选择造成了麻烦:断路器一方面要保证在过载时熔断,起到保护作用;另一方面又必须在输入浪涌电流出现时不能熔断,避免误动作。

其次,输入浪涌电流会产生输入电压波形塌陷,使供电质量变差,进而影响其它用电设备的工作。

出现输入浪涌电流的原因如图1所示的开关电源中,输入电压首先经过干扰滤波,再通过桥式整流器变成直流,然后通过一个很大的电解电容器进行波形平滑,之后才能进入真正的直流/直流转换器。

热敏电阻抑制浪涌电流原理

热敏电阻抑制浪涌电流原理

热敏电阻抑制浪涌电流原理热敏电阻是一种根据温度变化而改变电阻值的元件,它可以应用于许多电子电路中,包括抑制浪涌电流。

浪涌电流是在电路中发生的瞬时大电流,可能会对电路中的其他元件造成损坏。

通过使用热敏电阻,我们可以有效地抑制浪涌电流,保护电路的安全运行。

热敏电阻的工作原理是基于材料的热致电阻效应。

当电流通过热敏电阻时,电阻的温度会随之升高或降低。

热敏电阻的电阻值与其温度成反比,即温度升高时电阻值降低,温度降低时电阻值升高。

这种特性使得热敏电阻能够用来控制电路中的电流。

在抑制浪涌电流的应用中,热敏电阻被连接在电路中作为一个限流元件。

当电路中出现浪涌电流时,热敏电阻的温度会迅速上升,导致电阻值降低。

由于热敏电阻的电阻值降低,电路中的浪涌电流会被限制在一个安全范围内,从而保护其他元件不受损坏。

热敏电阻抑制浪涌电流的原理可以通过一个简单的电路示意图来说明。

假设我们有一个电路,其中包含一个电源、一个负载和一个热敏电阻。

电源提供电流,负载是电路中需要保护的元件,而热敏电阻则用于抑制浪涌电流。

当电路处于正常工作状态时,电流从电源流向负载。

此时,热敏电阻的温度较低,电阻值较高,电路中的电流受到限制。

当电路中发生浪涌电流时,热敏电阻的温度会迅速上升,导致电阻值降低。

这样,热敏电阻将会提供一个低阻抗路径,使得浪涌电流能够通过热敏电阻流回电源,而不是流向负载。

通过热敏电阻抑制浪涌电流的方法有许多种。

一种常见的方法是使用热敏电阻与电阻器组成电压分压器,将电压限制在一个安全范围内。

另一种方法是将热敏电阻与其他限流元件(如电感)串联,共同限制电路中的电流。

需要注意的是,热敏电阻只能抑制浪涌电流,而不能完全阻止它。

因此,在设计电路时,还需要考虑其他的保护措施,如使用保险丝或过流保护器等。

总的来说,热敏电阻通过根据温度变化而改变电阻值的特性,可以有效地抑制浪涌电流,保护电路中的其他元件不受损坏。

通过合理地使用热敏电阻,我们可以提高电路的稳定性和可靠性,确保电路的安全运行。

热敏电阻型浪涌抑制器在电源设计中的应用及其选型

热敏电阻型浪涌抑制器在电源设计中的应用及其选型
热敏 电阻型浪涌抑制器在 电源设计 中的应用及其选型
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■ 爱普科斯 电子元器件有限公 司 刘汝艺
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图1是典型的电子产品电源部分简化电路,C1是与负载并联的滤波电容。

在开机上电的瞬间,电容电压不能突变,因此会产生一个很大的充电电流。

根据一阶电路零状态响应模型所建立的一阶线性非齐次方程可以求出其电流初始值相当于把滤波电容短路而得到的电流值。

这个电流就是我们常说的输入浪涌电流,它是在对滤波电容进行初始充电时产生的,其大小取决于启动上电时输入电压的幅值以及由桥式整流器和电解电容其所形成的回路的总电阻。

假设输入电压V1为220Vac,整个电网内阻(含整流桥和滤波电容)Rs=1Ω,若正好在电源输入波形达到90度相位的时候开机,那么开机瞬间浪涌电流的峰值将达到I=220×1.414/1=311(A)。

这个浪涌电流虽然时间很短,但如果不加以抑制,会减短输入电容和整流桥的寿命,还可能造成输入电源电压的降低,让使用同一输入电源的其它动力设备瞬间掉电,对临近设备的正常工作产生干扰。

浪涌电流的抑制
浪涌电流的抑制方法有很多,一般中小功率电源中采用电阻限流的办法抑制开机浪涌电流。

图2是一个常见的110V/220V双输入电源示意图,以此为例,我们分析一下如何使用NTC热敏电阻进行浪涌电流的抑制。

NTC热敏电阻,即负温度系数热敏电阻,其特性是电阻值随着温度的升高而呈非线性的下降。

NTC在应用上一般分为测温热敏电阻和功率型热敏电阻,用于抑制浪涌的NTC热敏电阻指的就是功率型热敏电阻器。

图2中R1~R4为热敏电阻浪涌抑制器通常放置的位置。

对于同时兼容110Vac和220Vac输入的双电压输入产品,应该在R1和R2位置同时放两个NTC热敏电阻,这样可使在110Vac输入连接线连接时和220Vac输入连接线断开时的冲击电流大小一致,也可单独在R3或R4处放置一个NTC热敏电阻。

对于只有220Vac输入的单电压产品,只需在R3或R1位置放1个NTC热敏电阻即可。

其工作原理如下:
在常温下,NTC热敏电阻具有较高的电阻值(一般选用5Ω或10Ω),即标称零功率电阻值。

参考图1的例子,串接10ΩNTC时,开机浪涌电流为:I=220×1.414/(1+10)= 28(A),比未使用NTC热敏电阻时的311A降低了10倍,有效的起到了抑制浪涌电流的作用。

开机后,由于NTC热敏电阻迅速发热、温度升高,其电阻值会在毫秒级的时间内迅速下降到一个很小的级别,一般只有零点几欧到几欧的大小,相对于传统的固定阻值限流电阻而言,这意味着电阻上的功耗因为阻值的下降随之降低了几十到上百倍,因此这种设计非常适合对转换效率和节能有较高要求的产品,如开关电源。

断电后,NTC热敏电阻随着自身的冷却,电阻值会逐渐恢复到标称零功率电阻值,恢复时间需要几十秒到几分钟不等。

下一次启动时,又按上述过程循环。

改进型电源设计
上述使用NTC浪涌抑制器的电路与使用固定电阻的电路相比,已经具备了节能的特性。

对于某些特殊的产品,如工业产品,有时客户会提出如下要求:1、如何降低NTC的故障率以提高其使用寿命?2、如何将NTC的功耗降至最低?3、如何使串联了NTC热敏电阻的电源电路能适应循环开关的应用条件?
对于第1、2两点,因为NTC热敏电阻的主要作用是抑制浪涌,产品正常启动后它所消耗的能量是我们不需要的,如果有一种可行的办法能将NTC热敏电阻从正常工作的电路中切断,就可以满足这种要求。

对于第3点,首先分析为什么使用了NTC热敏电阻的产品不能频繁开关。

从电路工作原理的分析我们可以看到,在正常工作状态下,是有一定电流通过NTC热敏电阻的,这个工作电流足以使NTC的表面温度达到100℃~200℃。

当产品关断时,NTC热敏电阻必须
要从高温低阻状态完全恢复到常温高阻状态才能达到与上一次同等的浪涌抑制效果。

这个恢复时间与NTC热敏电阻的耗散系数和热容有关,工程上一般以冷却时间常数作为参考。

所谓冷却时间常数,指的是在规定的介质中,NTC热敏电阻自热后冷却到其温升的63.2%所需要的时间(单位为秒)。

冷却时间常数并不是NTC热敏电阻恢复到常态所需要的时间,但冷却时间常数越大,所需要的恢复时间就越长,反之则越短。

在上述思路的指导下,产生了图3的改进型电路。

产品上电瞬间,NTC热敏电阻将浪涌电流抑制到一个合适的水平,之后产品得电正常工作,此时继电器线圈从负载电路得电后动作,将NTC热敏电阻从工作电路中切去。

这样,NTC热敏电阻仅在产品启动时工作,而当产品正常工作时是不接入电路的。

这样既延长了NTC热敏电阻的使用寿命,又保证其有充分的冷却时间,能适用于需要频繁开关的应用场合。

NTC热敏电阻的选型要考虑以下几个要点:
最大额定电压和滤波电容值
滤波电容的大小决定了应该选用多大尺寸的NTC。

对于某个尺寸的NTC热敏电阻来说,允许接入的滤波电容的大小是有严格要求的,这个值也与最大额定电压有关。

在电源应用中,开机浪涌是因为电容充电产生的,因此通常用给定电压值下的允许接入的电容量来评估NTC热敏电阻承受浪涌电流的能力。

对于某一个具体的NTC热敏电阻来说,所能承受的最大能量已经确定了,根据一阶电路中电阻的能量消耗公式E=1/2×CV2可以看出,其允许的接入的电容值与额定电压的平方成反比。

简单来说,就是输入电压越大,允许接入的最大电容值就越小,反之亦然。

NTC热敏电阻产品的规范一般定义了在220Vac下允许接入的最大电容值。

假设某应用条件最大额定电压是420Vac,滤波电容值为200μF,根据上述能量公式可以折算出在220Vac下的等效电容值应为200×4202/2202=729μF,这样在选型时就必须选择220Vac下允许接入电容值大于729μF的型号。

产品允许的最大启动电流值和长期加载在NTC热敏电阻上的工作电流电子产品允许的最大启动电流值决定了NTC热敏电阻的阻值。

假设电源额定输入为220Vac,内阻为1Ω,允许的最大启动电流为60A,那么选取的NTC在初始状态下的最小阻值为Rmin=(220×1.414/60)-1=4.2(Ω)。

至此,满足条件的NTC热敏电阻一般会有一个或多个,此时再按下面的方法进行选择。

产品正常工作时,长期加载在NTC热敏电阻上的电流应不大于规格书规定的电流。

根据这个原则可以从阻值大于4.2Ω的多个电阻中挑选出一个适合的阻值。

当然这指的是在常温情况下。

如果工作的环境温度不是常温,就需要按下文提到的原则来进行NTC热敏电阻的降额设计。

NTC热敏电阻的工作环境
由于NTC热敏电阻受环境温度影响较大,一般在产品规格书中只给出常温下(25℃)的阻值,若产品应用条件不是在常温下,或因产品本身设计或结构的原因,导致NTC热敏电阻周围环境温度不是常温的时候,必须先计算出NTC在初始状态下的阻值才能进行以上步骤的选择。

当环境温度过高或过低时,必须根据厂家提供的降功耗曲线进行降额设计。

将功耗曲线一般有两种形式,如图4所示。

对曲线a,允许的最大持续工作电流可用以下公式表示:
对曲线b,允许的最大持续工作电流可用以下公式表示:
事实上,不少生产厂家都对自己的产品定义了环境温度类别,在实际应用中,应尽量使NTC热敏电阻工作的环境温度不超出厂家规定的上/下限温度。

同时,应注意不要使其工作在潮湿的环境中,因为过于潮湿的环境会加速NTC热敏电阻的老化。

结论
通过以上分析可以看出,在电源设计中使用NTC热敏电阻型浪涌抑制器,其抑制浪涌电流的能力与普通电阻相当,而在电阻上的功耗则可降低几十到上百倍。

对于需要频繁开关的应用场合,电路中必须增加继电器旁路电路以保证NTC热敏电阻能完全冷却恢复到初始状态下的电阻。

在产品选型上,要根据最大额定电压和滤波电容值选定产品系列,根据产品允许的最大启动电流值和长时间加载在NTC热敏电阻上的工作电流来选择NTC热敏电阻的阻值,同时要考虑工作环境的温度,适当进行降额设计。

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