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2013 年 11 月

FSL137MRIN

绿色模式飞兆电源开关 (FPS™)

说明

特性

FSL137MRIN 是集成式 PWM 控制器和 SenseFET，专

门设计用于外部元件最少的离线开关电源 (SMPS)。

PWM控制器包括集成式固定频率振荡器、线路过压保护

(LOVP)、欠压锁定 (UVLO)、前沿消隐 (LEB)、优化的栅

极驱动器、内部软启动、用于环路补偿的温度补偿精密电

流源和自保护电路。

.

用于低待机功率和低声频噪声的先进软间歇模式

电磁干扰小的随机频率波动 (RFF)

在 265 V_AC、空载条件并处于间歇模式时，待机功耗

低于 50 mW

.

逐脉冲限流

与分立式 MOSFET和 PWM 控制器解决方案相比，

FSL137MRIN 可在降低总成本、元件数、尺寸以及重量

的同时提高效率、生产率和系统可靠性。此器件为经济高

效的反激式转换器设计提供了一个基础平台。

过载保护 OLP)、过压保护 (OVP)、异常过流保护

(AOCP)、带滞回的内部热关断 (TSD)、输出短路保

护 (OSP)、带滞回的欠压锁定 (UVLO) 及线路过压

保护 (LOVP)

.

间歇模式下具有低工作电流 (0.4 mA)

内部启动电路

内部高压 SenseFET：700 V

内置软启动：15 ms

自动重启模式

应用

.

适用于家用电器、LCD 监控器、STB 和 DVD 播放

器的电源

订购信息

输出功率表⁽²⁾

电流限制

R_DS(ON)

（最大值）

封装⁽¹⁾

工作结温

230 V_AC±15%

85-265 V_AC

器件编号

（典型值）

适配器⁽³⁾开架式⁽⁴⁾适配器⁽³⁾开架式⁽⁴⁾

FSL137MRIN

-40°C~ +125°C

8-DIP

1.3 A

25 W

30 W

15 W

20 W

4.75 Ω

注意：

1. 符合 JEDEC J-STD-020B 标准的无铅封装。

2. 结温可以限制最大输出功率。

3. 50°C 环境温度下不通风封闭适配器中测得的典型持续功率。

4. 50°C 环境温度下开架式设计中的最大实际持续功率。

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应用电路

图 1. 典型应用电路

内部框图

图 2. 内部框图

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2

引脚布局

图 3. 引脚分配（顶视图/俯视图）

引脚定义

引脚号

名称

GND

V_CC

说明

接地。该引脚为控制地和 SenseFET 源极。

1

2

电源。该引脚为电源正输入，为启动和稳态运行提供内部工作电流。

反馈。该引脚在内部连接至 PWM 比较器的反相输入。光电耦合器的集电极通常连接至该引

脚。为了保持稳定运行，应当在该引脚和 GND 之间放置一个电容器。若该引脚电压达到 7V，

会触发过载保护，即关断 FPS。

3

FB

线路过压输入。这是线路电压输入引脚。通过电阻分压的电压为该引脚的输入。如果该引脚电

压高于 V_INH电压，会触发 LOVP，即会关断 FPS。该引脚不得悬浮。如果未使用 LOVP，该引

脚应该直连到 GND。

4

5

V_IN

启动。该引脚直连到或通过电阻连接到高压直流母线。启动时，内部高压电流源提供内部偏压

并为连接到 V_CC引脚的外部电容器充电。一旦 V_CC达到 12 V，内部电流源 (I_CH) 将被禁用。

V_STR

6

7

8

漏极

SenseFET 漏极。高压功率 SenseFET 漏极连接。

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3

绝对最大额定值

应力超过绝对最大额定值，可能会损坏器件。在超出推荐的工作条件的情况下，该器件可能无法正常工作，所以不建议

让器件在这些条件下长期工作。此外，过度暴露在高于推荐的工作条件下，会影响器件的可靠性。绝对最大额定值仅是

应力规格值。

符号

V_STR

V_DS

V_CC

V_FB

V_IN

参数

最小值

最大值

700

26

单位

V

_STR引脚电压

漏极引脚电压

_CC引脚电压

反馈引脚电压

_IN引脚电压

V

-0.3

10.0

12

V

I_DM

漏极电流脉冲

A

I_D

持续开关漏极电流⁽⁵⁾

单脉冲雪崩能量⁽⁶⁾

总功率损耗 (T_C= 25°C)⁽⁷⁾

最大结温

3

A

E_AS

P_D

230

1.5

mJ

W

°C

150

+125

+150

4.5

T_J

T_STG

工作结温⁽⁸⁾

-40

-55

存储温度

人体模式，JESD22-A114

ESD

静电放电能力

kV

元件充电模式，JESD22-C101

2.0

注意：

5. 假定感性负载时，最大重复漏极峰值电流受限于最大占空比 (D_MAX=0.73) 和结温（见图 4）。

6. L = 45 mH，开始 T_J= 25°C。

7. 无限冷却条件（参考 SEMI G30-88）。

8. 尽管该参数保证 IC 运行，但不能保证所有电气特征。

图 4. 重复峰值开关电流

热阻测试

除非另有说明，T_A= 25°C。

符号

θ_JA

参数

数值

单位

°C/W

结至环境热阻⁽⁹⁾

结至引脚热阻⁽¹⁰⁾

85

11

Ψ_JL

注意：

9. JEDEC 推荐环境，JESD51-2 和测试板 JESD51-10 具有最小焊盘布局。

10. 在漏极引脚 #7 测得，接近于 Rthja 测试条件下的塑料接口。

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4

电气特征

除非另有说明，T_J= 25°C。

符号

参数

工作条件

最小值典型值最大值单位

SenseFET 部分

BV_DSS

I_DSS

漏极－源极击穿电压

零栅极电压漏极电流

漏源极导通电阻

输入电容⁽¹¹⁾

V_CC=0 V, I_D=250 μA

700

V

V_DS=560 V, T_A=125°C

250

µA

Ω

R_DS(ON)

C_ISS

C_OSS

t_r

V_GS=10 V, I_D=1 A

4.00

315

47

4.75

V_DS=25 V, V_GS=0 V, f=1 MHz

V_DS=325 V, I_D=4 A, R_G=25 Ω

pF

ns

输出电容⁽¹¹⁾

上升时间

34

t_f

下降时间

32

t_d(on)

t_d(off)

控制部分

f_S

导通延迟

11.2

28.2

关断延迟

开关频率⁽¹¹⁾

开关频率变化⁽¹¹⁾

最大占空比

最小占空比

反馈源电流

V_CC=14 V, V_FB=4 V

-25°C < T_J<125°C

V_CC=14 V, V_FB=4 V

V_CC=14 V, V_FB=0 V

V_FB=0 V

61

67

±5

67

73

±10

73

kHz

%

Δf_S

D_MAX

D_MIN

I_FB

%

0

%

65

11

90

12

7.5

15

115

13

µA

V_START

V_STOP

t_SS

V_FB=0 V 时，V_CC扫描

导通后，V_FB=0 V

V_STR=40 V 时，V_CC扫描

UVLO 阈值电压

V

7.0

8.0

内部软启动时间

ms

V

V_RECOMM推荐 V_CC范围

间歇模式部分

13

23

V_BURH

0.45

0.30

0.50

0.35

150

0.55

0.40

V

V_BURL

Hys

间歇模式电压

V_CC=14 V 时，V_FB扫描

mV

保护部分

I_LIM

峰值漏极电流限制

关断反馈电压

di/dt=300 mA/μs

1.1

6.45

1.2

1.3

7.00

2.0

1.5

7.55

2.8

A

V

V_SD

V_CC=4 V 时，V_FB扫描

V_CC=14 V, V_FB=4 V

I_DELAY

t_LEB

关断延迟电流

前沿消隐时间^(10,12)

µA

ns

V

300

24.5

1.950

0.06

1.0

V_OVP

V_INH

过压保护

V_CC扫描

23.0

26.0

线路过压保护阀值电压

线路过压保护滞回

V_CC=14 V 时，V_IN扫描

1.885

2.015

V

V_INHYS

t_OSP

V

阀值时间

输出短路保护⁽¹¹⁾阀值 V_FB

_FB消隐时间

0.7

1.8

2.0

125

1.3

2.2

3.0

145

µs

V

当 t_ON< t_OSP& V_FB> V_OSP时，触发

OSP（持续时间大于 t_{OSP_FB}

V_OSP

t_{OSP_FB}

TSD

2.0

）

V

2.5

µs

°C

关断温度

滞回

135

60

热关闭温度⁽¹¹⁾

T_HYS

接下页

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5

电气特征（接上页）

除非另有说明，T_J= 25°C。

符号

参数

工作条件

最小值典型值最大值单位

整机部分

工作电源电流，

I_OP

V_CC=14 V, V_FB=0 V

V_CC=14 V, V_FB=2 V

0.3

0.4

1.2

0.5

1.5

mA

（间歇模式下控制部分）

工作开关电流，

I_OPS

（控制部分和 SenseFET 部分）

I_START

I_CH

启动电流

V_CC=11 V（V_CC达到 V_START前）

V_CC=V_FB=0 V, V_STR=40 V

85

120

1.0

26

155

1.3

µA

mA

V

启动充电电流

最小电源电压 V_STR

0.7

V_STR

V_CC=V_FB=0 V 时，V_STR扫描

注意：

11. 这些参数由设计保证；未经 100% 产品测试。

12. t_LEB包括栅极导通时间。

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6

典型性能特征

这些测得的特征图在 T_A= 25°C下都被归一化。

1.20

1.15

1.10

1.05

1.00

0.95

0.90

0.85

1.20

1.15

1.10

1.05

1.00

0.95

0.90

0.85

0.80

-40'C -20'C 0'C 25'C 50'C 75'C 90'C 110'C 120'C 125'C

Temperature [ °C]

图 5. 工作电源电流 (I_OP) 与 T_A的关系

图 6. 工作开关电流 (I_OPS) 与 T_A的关系

1.20

1.15

1.10

1.05

1.00

0.95

0.90

0.85

1.20

1.15

1.10

1.05

1.00

0.95

0.90

0.85

0.80

-40'C -20'C 0'C 25'C 50'C 75'C 90'C 110'C 120'C 125'C

Temperature [ °C]

图 7. 启动充电电流 (I_CH) 与 T_A的关系

图 8. 峰值漏极电流限制 (I_LIM) 与 T_A的关系

1.40

1.30

1.20

1.10

1.00

0.90

0.80

0.70

1.20

1.15

1.10

1.05

1.00

0.95

0.90

0.85

0.60

0.80

-40'C -20'C 0'C 25'C 50'C 75'C 90'C 110'C 120'C 125'C

Temperature [ °C]

图 9. 反馈源电流 (I_FB) 与 T_A的关系

图 10. 关断延迟电流 (I_DELAY) 与 T_A的关系

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7

典型性能特征

这些测得的特征图在 T_A= 25°C下都被归一化。

1.20

1.15

1.10

1.05

1.00

0.95

0.90

0.85

1.20

1.15

1.10

1.05

1.00

0.95

0.90

0.85

0.80

-40'C -20'C 0'C 25'C 50'C 75'C 90'C 110'C 120'C 125'C

Temperature [ °C]

图 11. UVLO 阀值电压 (V_START) 与 T_A的关系

图 12. UVLO 阀值电压 (V_STOP) 与 T_A的关系

1.20

1.15

1.10

1.05

1.00

0.95

0.90

0.85

1.20

1.15

1.10

1.05

1.00

0.95

0.90

0.85

0.80

-40'C -20'C 0'C 25'C 50'C 75'C 90'C 110'C 120'C 125'C

Temperature [ °C]

图 13. 关断反馈电压 (V_SD) 与 T_A的关系

图 14. 过压保护 (V_OVP) 与 T_A的关系

1.20

1.15

1.10

1.05

1.00

0.95

0.90

0.85

1.20

1.15

1.10

1.05

1.00

0.95

0.90

0.85

0.80

-40'C -20'C 0'C 25'C 50'C 75'C 90'C 110'C 120'C 125'C

Temperature [ °C]

图 15. 开关频率 (f_S) 与 T_A的关系

图 16. 最大占空比 (D_MAX) 与 T_A的关系

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典型性能特征

这些测得的特征图在 T_A= 25°C下都被归一化。

1.20

1.15

1.10

1.05

1.00

0.95

0.90

0.85

1.20

1.15

1.10

1.05

1.00

0.95

0.90

0.85

0.80

-40'C -25'C 0'C 25'C 50'C 75'C 90'C 110'C 120'C 125'C

Temperature [ °C]

图 17. 线路 OVP (V_INH) 与 T_A的关系

图 18. LOVP 滞回 (V_INHYS) 与 T_A的关系

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功能说明

1. 启动：启动时，内部高压电流源提供内部偏压并为连

接至 V_CC引脚的外部电容器 (C_VCC) 充电，如图 19 所

示。当 V_CC达到 12 V 时，FSL137MRIN 开始开关过

程，内部高压电流源被禁用。除非 V_CC低于停止电压

7.5 V，正常的开关操作持续进行，电源由变压器辅助绕

组提供。

3. 反馈控制：该器件采用电流模式控制，如图 20 所示。

通常用光电耦合器（如 FOD817）和电压调节器（如

KA431）实现反馈网络。通过比较反馈电压与 R_SENSE

电

阻两端的电压，可实现开关占空比的控制。当电压调节器

的参考引脚电压超过内部参考电压 2.5 V 时，光电耦合器

LED 电流增大，拉低反馈电压，并减小漏电流。这种情况

通常在输入电压提高或输出负载降低时发生。

3.1 逐脉冲限流：由于采用电流模式控制，因此通过

PWM 比较器的反相输入 (V_FB*) 限制了流经 SenseFET

的峰值电流，如图 20 所示。假设 90 µA 的源电流只流

经内部电阻 (3R + R = 25 kꢀ)，则二极管 D2 的阴极电

压约为 2.8V。由于 (V_FB) 超过 2.84 V 时 D1 受阻，所

以 D2 的最大阴极电压将箝位在此电压值。因此，通过

SenseFET 的电流峰值将受到限制。

3.2 前沿消隐 (LEB)：在内部 SenseFET 导通瞬间，

SenseFET 通常会出现高电流尖峰，是由初级端电容放

电和次级端整流器反向恢复导致的。感测电阻 R_SENSE

两端的过大电压会导致电流模式 PWM 控制中出现不正

确的反馈运行状况。为了抵消这种效应，在 SenseFET

导通后， LEB 电路抑制 PWM 比较器一段时间

图 19. 启动框图

t

_LEB(300 ns)。

2. 软启动：启动后，内部软启动电路缓慢增大 PWM 比

较器反相输入电压以及 SenseFET 电流。典型软启动时

间为 15 ms。功率开关器件的脉宽逐渐增加，从而建立

适合变压器、电感器和电容器的正确工作条件。输出电容

上的电压逐渐增加，从而顺畅地建立所需的输出电压。这

有助于防止变压器饱和，降低启动过程中次级二极管承受

的应力。

图 20. 脉宽调制 (PWM) 电路

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4. 保护电路：FSL137MRIN 具有若干自我保护功能，如

过载保护 (OLP)、异常过流保护 (AOCP)、输出短路保护

(OSP)、过压保护 (OVP) 和热关断 (TSD)。所有保护功

能都在自动重启模式下实现。如果出现故障情况，开关将

终止，且 SenseFET 保持关断。这会导致 V_CC开始下

降。当 V_CC降至欠压锁定 (UVLO) 停止电压 7.5 V 时，

保护功能被重置，启动电路向 V_CC电容器充电。当 V_CC

达到 12.0 V 的启动电压时，恢复正常运行。如果故障情

况仍未解除，SenseFET 保持关断并且 V_CC再次跌至停

止电压。通过这种方式，自重启功能可以交替使能和禁用

功率 SenseFET 的开关过程，直到消除故障状况。由于

这些保护电路完全集成在 IC 中，无需任何外部元件，因

此能够在不增加成本的情况下提高可靠性。

多数应用延时时间为 25 ~ 50 ms。该保护功能在自动

重启模式下实现。

图 22. 过载保护

4.2 异常过流保护 (AOCP)：当次级整流二极管或变压

器引脚短路时，在最小导通时间内有一个具有极高

di/dt 的陡波电流流过 SenseFET。虽然 FSL137MRIN

具有过载保护功能，在那种异常情况下仍不足以保护

FSL137MRIN，这是因为触发 OLP 前有很大的电流应

力施加在 SenseFET 上。内部 AOCP 电路如图 23 所

示。当栅极导通信号被施加到功率 SenseFET 时，

AOCP 模块被启用并通过感测电阻监控电流。电阻两

端的电压与预置 AOCP 电平进行比较。如果感测电阻

电压大于 AOCP 电平，设置信号被施加到 S-R 锁存，

导致 SMPS 关断。

图 21. 自重启保护波形

4.1 过载保护 (OLP)：过载定义为负载电流因意外异常

事件而超过正常值。这种情况下，应当触发保护电

路，从而保护 SMPS。然而，即使 SMPS 正常运行，

在负载过渡过程中也可能触发过载保护电路。为了避

免出现这种不必要的工作状况，特定时间后触发过载

保护电路确定这是瞬态情况还是真正的过载情况。由

于逐脉冲限流能力，通过 SenseFET 的最大峰值电流

受限，因此，通过特定的输入电压限制最大输入功

率。如果输出消耗的功率超过最大功率，输出电压

(V_OUT) 降低至设定电压以下。这样会降低通过光电耦

合器 LED 的电流，同时减少光电耦合器晶体管电流，

进而增大反馈电压 (V_FB)。如果 V_FB超过 2.5 V，D1 受

阻，并且 2.0 µA 的电流源开始缓慢向 C_FB充电_。在这

种状况下，V_FB持续增加直至达到 7.0 V，此时开关操

作终止，如图 22 所示。关断延迟时间为通过 2.0 µA

的电流将 C_FB从 2.5 V 充电至 7.0 V 所需的时间。通常

图 23. 异常过流保护

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4.3. 输出短路保护 (OSP)：如果输出短路，在最小导

通时间内有一个具有极高 di/dt 的陡波电流流过

SenseFET。关断时，该陡波电流会在 SenseFET 漏

极上产生高压应力。为了防止器件发生异常情况，需

包含 OSP。包括检测 V_FB和 SenseFET 导通时间。当

4.6 线路过压保护 (LOVP)：如果线路输入电压增加过

高，高线路输入电压会对整个系统产生高压应力。为了防

止出现这种异常情况，需包含 LOVP。包括采用分压电阻

检测 V_IN。当 V_IN高于 1.95 V，这种情况被认为出现异常

错误，PWM 开关停止，直至 V_IN降至约 1.89 V（60 mV

滞回）。

V_FB高于 2.0 V 且 SenseFET 导通时间小于 1.0 μs，这

种情况被认为发生异常错误，PWM 开关停止直至 V_CC

再次达到 V_START。异常状态输出短路如图 24 所示。

图 25. 线路过压保护

图 24. 输出短路保护

与以前的 FPS 产品系列不同，FSL137MRIN 的 V_IN引脚

能够检测交流线路过压保护功能。当线路输入电压超过

4.4 过压保护 (OVP)：若次级端反馈电路出现功能故障

或焊接故障导致反馈路径开环，通过光电耦合器晶体管

的电流几乎变为零。然后，V_FB将以类似于过载情况的

方式攀升，从而导致强制向 SMPS 提供预置最大电

流，直到触发过载保护。由于向输出端提供了过大能

量，在激活过载保护之前，输出电压可能就超出了额定

电压，从而导致次级端器件击穿。为防止出现这种现

V_IN引脚预置电平，控制器发起故障信号并关断 PWM 输

出。为了防止错误激活 LOVP，当线路过压持续超过特定

时间后才会触发 LOVP 功能。线路过压保护功能的另一

个重要特性是自动恢复。即使在故障条件下，控制器也可

持续监控线路输入电压，并在过压条件消失时开启PWM

输出。方程式 (1) 计算输入过压电平 RMS 值：

象，采用了过压保护 (OVP) 电路。通常来说，V_CC

与





R1 + R2

R1

输出电压成正比，FSL137MRIN 采用 V_CC，而不是直

接监控输出电压。如果 V_CC超过 24.5 V，触发过压保

护电路，导致开关操作终止。为避免在正常工作期间

激活 OVP，V_CC应该设计为低于 24.5 V。

(

)









V

=1.95×

(1)

IN _ ovp

可根据需要调整分压电阻阻值。轻载情况下，较小的阻值

会导致相对较大的待机功耗。为了避免这种情况，推荐使

用一个几 Mꢀ 的电阻器。为了保持稳定运行，使用阻值

为几 Mꢀ 的电阻器时，应该同时在 V_IN引脚与 GND 之间

连接一个容值为几百 pF 的电容器。

4.5 热关断 (TSD)：SenseFET 和控制 IC 位于同一封

装的同一裸片上，方便了控制 IC 检测 SenseFET 的温

度。如果温度超过 ~135°C，就会触发热关断，停止运

行。FSL137MRIN 运行于自动重启模式，直至温度降

至约 75°C，恢复正常运行。

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5. 软间歇模式：为最大程度地降低待机模式下的功耗，

FSL137MRIN 会进入间歇运行模式。随着负载减小，反

馈电压也随之减小。如图 26 所示，反馈电压降至 V_BURL

(350 mV) 以下时，器件自动进入间歇模式。此时，开关

过程停止，输出电压开始降低，降低的速率取决于待机电

流负载。这会导致反馈电压上升。一旦此值超过

6. 随机频率波动 (RFF)：SMPS 的波动开关频率能够将

能量分布在较宽的频率范围内，从而减少 EMI。EMI 的

减少量与在内部限制的开关频率变化有直接关系。开关频

率由外部反馈电压和内部自激振荡器在每次开关时随机确

定。 RFF 将 EMI 噪声有效地分布在典型开关频率

(67 kHz) 附近，能够减少包含的输入滤波器的成本，因

而满足 EMI 要求（如 EN55022）。

V_BURH(500 mV)，开关操作将恢复。反馈电压则随之降

低，此过程重复进行。间歇模式交替启用和禁用

SenseFET 开关过程，从而减少待机模式下的开关损

耗。

图 27. 随机频率波动

图 26. 间歇模式运行

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封装尺寸

9.83

9.00

6.67

6.096

8.255

7.61

3.683

3.20

7.62

5.08 MAX

0.33 MIN

3.60

3.00

(0.56)

2.54

0.356

0.20

0.56

0.355

9.957

7.87

1.65

1.27

7.62

NOTES: UNLESS OTHERWISE SPECIFIED

A) THIS PACKAGE CONFORMS TO

JEDEC MS-001 VARIATION BA

B) ALL DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS.

C) DIMENSIONS ARE EXCLUSIVE OF BURRS,

MOLD FLASH, AND TIE BAR EXTRUSIONS.

D) DIMENSIONS AND TOLERANC

ASME Y14.5M-1994

ES PER

E) DRAWING FILENAME AND REVSION: MKT-N08FREV2.

图 28. 8 引脚，MDIP，JEDEC MS-001，.300"宽

封装图纸是作为一项服务而提供给考虑选用飞兆半导体产品的客户。具体参数可能会有变化，且不会做出相应通知。请注意图纸上的

版本和/或日期，并联系飞兆半导体代表核实或获得最新版本。封装规格并不超出飞兆公司全球范围内的条款与条件，尤其指保修，保

修涵盖飞兆半导体的全部产品。

随时访问飞兆半导体在线封装网页，可以获得最新的封装图：

http://www.fairchildsemi.com/dwg/N0/N08F.pdf。

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型号：	FSL137MRIN
厂家：	ONSEMI
描述：	700V 集成电源开关，带线路 OVP 和异常 OCP，用于 20W 离线反激转换器开关电源开关光电二极管转换器
文件：	总17页 (文件大小：909K)
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FSL137MRIN [ONSEMI]

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FSL138MRTWDTU

FSL13A0D

FSL13A0D1

FSL13A0D3

FSL13A0R

FSL13A0R1

FSL13A0R3

FSL13A0R4

FSL13AOD1

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FSL13AOR1

FSL13AOR3