CN111082403B - 一种适用于二极管桥的一体化叠层母排结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种适用于二极管桥的一体化叠层母排结构。所述一体化叠层母排结构包括IGBT压装结构、二极管压装结构、电容器组以及叠层母排组；所述IGBT压装结构一次压接2只并联IGBT；所述二极管压装结构一次压接4只二极管；所述电容器组由2只串联电容以及绝缘支撑板组成；所述叠层母排组包括1号叠层母排和2号叠层母排。本发明提供的一体化叠层母排结构杂散电感小，结构简单，仅含两块叠层母排，从而简化了安装步骤并且降低了二极管桥的杂散电感。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种适用于二极管桥的一体化叠层母排结构。
背景技术
断路器是柔性直流输电***中分断短路电流的核心部件，其由转移支路、主支路和能量吸收支路共3条支路并联组成。其中的转移支路由多级二极管桥模块串联构成，用于短时承载和分断直流***故障电流。断路器接收到***分断信号或达到过电流保护阈值时，其主支路闭锁，主支路的电容产生电压差，强迫电流换流至转移支路。主支路电流全部换流至转移支路后，快速机械开关分断，之后转移支路闭锁，电流给转移支路的电容器充电，使得断路器两端电压迅速增大。分断电压达到避雷器动作水平后，故障电流向避雷器转移，避雷器吸收***故障电流，直至电流过零。
目前，二极管桥的叠层母排结构都是分段、割裂的，没有形成一个整体的结构。现有的母排结构复杂，结构件数量多，造成不便安装和杂散电感大的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于二极管桥的一体化叠层母排结构，以解决现有叠层母排结构因结构件数量多而造成不便安装和杂散电感大的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种适用于二极管桥的一体化叠层母排结构，所述一体化叠层母排结构包括：IGBT压装结构、二极管压装结构、电容器组以及叠层母排组；
所述IGBT压装结构一次压接2只并联IGBT，2只并联IGBT水平分布；所述2只并联IGBT包括1号IGBT和2号IGBT；所述二极管压装结构一次压接4只二极管；所述4只二极管包括D1二极管、D2二极管、D3二极管以及D4二极管；其中所述D1二极管和所述D2二极管一组，所述D3二极管和所述D4二极管一组，形成两组二极管；同一组中的两只二极管同向排列；两组二极管呈镜像分布；所述电容器组由2只串联电容以及绝缘支撑板组成；所述2只串联电容包括1号圆筒电容器和2号圆筒电容器；所述叠层母排组包括1号叠层母排和2号叠层母排；
所述1号IGBT的C极、所述2号IGBT的C极通过所述2号叠层母排与所述D1二极管的阴极以及所述D3二极管的阴极连接；所述1号IGBT的E极、所述2号IGBT的E极通过所述1号叠层母排与所述D2二极管的阳极以及所述D4二极管的阳极连接；所述1号圆筒电容器的一端通过所述2号叠层母排与所述D1二极管的阴极以及所述D3二极管的阴极连接；所述2号圆筒电容器的一端通过所述1号叠层母排与所述D2二极管的阳极以及所述D4二极管的阳极连接；所述1号圆筒电容器的另一端通过所述绝缘支撑板与所述2号圆筒电容器的另一端连接。
可选的，所述IGBT压装结构包括1号IGBT、2号IGBT、3号压接金属块以及4号压接金属块；所述1号IGBT的C极和所述2号IGBT的C极通过所述4号压接金属块连接；所述1号IGBT的E极和所述2号IGBT的E极通过所述3号压接金属块连接。
可选的，所述二极管压装结构包括D1二极管、D2二极管、D3二极管、D4二极管、1号压接金属块、2号压接金属块、5号压接金属块以及6号压接金属块；所述D1二极管的阳极和所述D2二极管的阴极分别与所述5号压接金属块电气连接；所述D3二极管的阳极和所述D4二极管的阴极分别与所述6号压接金属块电气连接；所述D1二极管的阴极和所述D3二极管的阴极通过所述1号压接金属块连接；所述D2二极管的阳极和所述D4二极管的阳极通过所述2号压接金属块连接。
可选的，所述1号叠层母排包括E极连接端、1号连接板以及2号圆筒电容器连接端；所述E极连接端的固定端与所述1号连接板的一端连接；所述2号圆筒电容器连接端的固定端与所述1号连接板的另一端连接；所述E极连接端与所述2号圆筒电容器连接端平行；所述E极连接端的凸出端与所述2号圆筒电容器连接端的凸出端的凸出方向相反；
所述1号叠层母排的E极连接端与所述3号压接金属块连接；所述2号圆筒电容器连接端与所述2号圆筒电容器的一端连接。
可选的，所述1号连接板上设有1号开孔；所述D1二极管的阴极经所述1号开孔与所述2号叠层母排电气连接。
可选的，所述2号叠层母排包括C极连接端、2号连接板以及1号圆筒电容器连接端；所述C极连接端的固定端与所述2号连接板的一端连接；所述1号圆筒电容器连接端的固定端与所述2号连接板的另一端连接；所述C极连接端与所述1号圆筒电容器连接端平行；所述C极连接端的凸出端与所述1号圆筒电容器连接端的凸出端的凸出方向相同；
所述2号叠层母排的C极连接端与所述4号压接金属块连接；所述1号圆筒电容器连接端与所述1号圆筒电容器的一端连接。
可选的，所述2号连接板上设有2号开孔；所述D4二极管的阳极经所述2号开孔与1号叠层母排电气连接。
可选的，所述叠层母排组还包括：绝缘板；所述绝缘板夹在所述1号叠层母排和所述2号叠层母排之间。
可选的，所述绝缘板包括绝缘连接板以及1号圆筒电容器连接板；所述1号圆筒电容器连接板设置在所述绝缘连接板靠近所述电容器组的一端；所述1号圆筒电容器连接板与所述绝缘连接板垂直；所述1号圆筒电容器连接端通过所述1号圆筒电容器连接板与所述1号圆筒电容器的一端连接。
可选的，所述绝缘连接板上具有反向设置的第一凹孔和第二凹孔；所述第一凹孔用于所述D1二极管的阴极与所述2号叠层母排电气连接；所述第一凹孔的***突起用于所述D1二极管与所述1号叠层母排的绝缘；所述第二凹孔用于所述D4二极管的阳极与所述1号叠层母排电气连接；所述第二凹孔的***突起用于所述D4二极管与所述2号叠层母排的绝缘。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种适用于二极管桥的一体化叠层母排结构，所述一体化叠层母排结构包括：IGBT压装结构、二极管压装结构、电容器组以及叠层母排组；所述IGBT压装结构一次压接2只并联IGBT；所述二极管压装结构一次压接4只二极管；所述电容器组由2只串联电容以及绝缘支撑板组成；所述叠层母排组包括1号叠层母排和2号叠层母排；其中1号IGBT的C极、2号IGBT的C极通过2号叠层母排与D1二极管的阴极以及D3二极管的阴极连接；1号IGBT的E极、2号IGBT的E极通过1号叠层母排与D2二极管的阳极以及D4二极管的阳极连接；1号圆筒电容器的一端通过2号叠层母排与D1二极管的阴极以及D3二极管的阴极连接；2号圆筒电容器的一端通过1号叠层母排与D2二极管的阳极以及D4二极管的阳极连接；1号圆筒电容器的另一端通过绝缘支撑板与2号圆筒电容器的另一端连接。本发明提供的一体化叠层母排结构杂散电感小，结构简单，仅含两块叠层母排，从而简化了安装步骤并且降低了二极管桥的杂散电感。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据本发明提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的适用于二极管桥的一体化叠层母排结构的电气拓扑图；
图2为本发明提供的适用于二极管桥的一体化叠层母排结构的俯视图；
图3为本发明提供的适用于二极管桥的一体化叠层母排结构的侧视图；
图4为本发明提供的适用于二极管桥的一体化叠层母排结构的第一视角的结构示意图；
图5为本发明提供的适用于二极管桥的一体化叠层母排结构的第二视角的结构示意图；
图6为本发明提供的1号叠层母排的结构示意图；
图7为本发明提供的2号叠层母排的结构示意图；
图8为本发明提供的绝缘板的结构示意图；
图2、图3中，301是IGBT压装结构，302是二极管压装结构，303是电容器组，304是叠层母排组；
图4、图5中，1是4号压接金属块，2是2号叠层母排，3是2号压接金属块，4是6号压接金属块，5是2号圆筒电容器，6是1号圆筒电容器，7是2号IGBT，8是1号IGBT，9是D4二极管，10是D3二极管；11是3号压接金属块，12是1号压接金属块，13是5号压接金属块，14是1号叠层母排，15是绝缘板，16是绝缘支撑板，17是D1二极管，18是D2二极管；
图6中，19是E极连接端，20是1号连接板，21是2号圆筒电容器连接端，22是1号开孔；
图7中，23是C极连接端，24是2号连接板，25是1号圆筒电容器连接端，26是2号开孔；
图8中，27是绝缘连接板，28是1号圆筒电容器连接板；29是第一凹孔，30是第二凹孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种适用于二极管桥的一体化叠层母排结构，以解决现有叠层母排结构因结构件数量多而造成不便安装和杂散电感大的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明提供的适用于二极管桥的一体化叠层母排结构的电气拓扑图；图2为本发明提供的适用于二极管桥的一体化叠层母排结构的俯视图；图3为本发明提供的适用于二极管桥的一体化叠层母排结构的侧视图。参见图1-3，本发明提供的所述一体化叠层母排结构包括：IGBT压装结构301、二极管压装结构302、电容器组303以及叠层母排组304。其中，所述IGBT压装结构一次压接2只并联IGBT，2只并联IGBT水平分布；所述2只并联IGBT包括1号IGBT(图1中IGBT1)8和2号IGBT(图1中IGBT2)7。所述二极管压装结构一次压接4只二极管；所述4只二极管包括D1二极管17、D2二极管18、D3二极管10以及D4二极管9(分别对应图1中的D1、D2、D3、D4)。其中所述D1二极管和所述D2二极管一组，所述D3二极管和所述D4二极管一组，形成两组二极管；同一组中的两只二极管同向排列；两组二极管呈镜像分布。所述电容器组由2只串联电容以及绝缘支撑板组成。所述2只串联电容包括1号圆筒电容器(图1中C1)6和2号圆筒电容器(图1中C2)5。所述叠层母排组包括1号叠层母排14、2号叠层母排2以及绝缘板15。
参见图1-5，所述1号IGBT的C极、所述2号IGBT的C极通过所述2号叠层母排2与所述D1二极管的阴极以及所述D3二极管的阴极连接。所述1号IGBT的E极、所述2号IGBT的E极通过所述1号叠层母排14与所述D2二极管的阳极以及所述D4二极管的阳极连接。所述1号圆筒电容器C1的一端通过所述2号叠层母排2与所述D1二极管的阴极以及所述D3二极管的阴极连接。所述2号圆筒电容器C2的一端通过所述1号叠层母排14与所述D2二极管的阳极以及所述D4二极管的阳极连接。所述1号圆筒电容器C1的另一端通过所述绝缘支撑板15与所述2号圆筒电容器C2的另一端连接。
具体的，如图4和图5所示，所述IGBT压装结构301包括1号IGBT8、2号IGBT7、3号压接金属块11、4号压接金属块1。所述IGBT压装结构301一次压接2只并联IGBT，所述2只并联IGBT分别为1号IGBT8和2号IGBT7，两只IGBT水平分布。所述1号IGBT8的C极和所述2号IGBT7的C极通过4号压接金属块1连接。所述1号IGBT8的E极和所述2号IGBT7的E极通过3号压接金属块11连接。
所述二极管压装结构302包括D1二极管17，D2二极管18，D3二极管10，D4二极管9，1号压接金属块12，2号压接金属块3，5号压接金属块13，6号压接金属块4。所述二极管压装结构302一次压接4只二极管，所述4只二极管分别为D1二极管17、D2二极管18、D3二极管10以及D4二极管9。如图1-5所示，其中所述D1二极管17和所述D2二极管18一组，所述D3二极管10和所述D4二极管9一组，形成两组二极管。同一组中的两只二极管同向排列；不同组中的二极管阴极、阳极相对；两组二极管呈镜像分布。
其中所述D1二极管17的阳极与所述5号压接金属块13电气连接，所述D2二极管18的阴极与所述5号压接金属块13电气连接。所述D3二极管10的阳极与所述6号压接金属块4电气连接，所述D4二极管9的阴极与所述6号压接金属块4电气连接。5号压接金属块13连接了D1二极管17的阳极和D2二极管18的阴极。6号压接金属块4连接了D3二极管10的阳极和D4二极管9的阴极。D1二极管17和D2二极管18水平排布。1号压接金属块12连接了D1二极管17的阴极和D3二极管10的阴极。D1二极管17和D3二极管10纵向排布。2号压接金属块3连接了D2二极管18的阳极和D4二极管9的阳极。D2二极管18和D4二极管9纵向排布。
所述电容器组303包括1号圆筒电容器6、2号圆筒电容器5以及绝缘支撑板16。所述绝缘支撑板16整体形状为长条形结构，其中有孔，用于与所述电容器组303的尾端螺栓连接。所述绝缘支撑板16用于固定所述1号电容器6和所述2号圆筒电容器5的尾端，位于整体结构右侧。
所述叠层母排组304包括1号叠层母排14、2号叠层母排2以及绝缘板15。所述IGBT压装结构301、所述二极管压装结构302和所述电容器组303通过1、2号两个叠层母排以及绝缘板15连接。
图6为本发明提供的1号叠层母排的结构示意图。参见图6，所述1号叠层母排14整体为长方形结构，所述1号叠层母排14具体包括E极连接端19、1号连接板20以及2号圆筒电容器连接端21。所述E极连接端19的固定端与所述1号连接板20的一端连接。所述2号圆筒电容器连接端21的固定端与所述1号连接板20的另一端连接。所述E极连接端19与所述2号圆筒电容器连接端21平行。所述E极连接端19的凸出端与所述2号圆筒电容器连接端21的凸出端的凸出方向相反。
如图5所示，所述1号叠层母排14的E极连接端19经3号压接金属块11与1号IGBT8、2号IGBT7的E极连接。所述2号圆筒电容器连接端21与所述2号圆筒电容器5的一端相连接，所述2号圆筒电容器5的另一端连接所述绝缘支撑板16。所述1号连接板20其中部设有1号开孔22，所述D1二极管17的阴极经所述1号开孔22与所述2号叠层母排2电气连接。
图7为本发明提供的2号叠层母排的结构示意图。参见图7，所述2号叠层母排2整体为长方形结构，所述2号叠层母排2具体包括C极连接端23、2号连接板24以及1号圆筒电容器连接端25；所述C极连接端23的固定端与所述2号连接板24的一端连接；所述1号圆筒电容器连接端25的固定端与所述2号连接板24的另一端连接。所述C极连接端23与所述1号圆筒电容器连接端25平行；所述C极连接端23的凸出端与所述1号圆筒电容器连接端25的凸出端的凸出方向相同。
如图4所示，所述2号叠层母排2的C极连接端23经4号压接金属块1与1号IGBT8、2号IGBT7的C极连接。所述1号圆筒电容器连接端25与所述1号圆筒电容器6的一端相连接，所述1号圆筒电容器6的另一端连接所述绝缘支撑板16。所述2号连接板24中部设有2号开孔26；所述D4二极管9的阳极经所述2号开孔26与1号叠层母排14电气连接。
图8为本发明提供的绝缘板的结构示意图。所述绝缘板15夹在所述1号叠层母排和所述2号叠层母排之间，用于1号叠层母排14和2号叠层母排2之间的绝缘。如图8所示，所述绝缘板15整体为长方形结构，所述绝缘板15具体包括绝缘连接板27以及1号圆筒电容器连接板28。所述1号圆筒电容器连接板28设置在所述绝缘连接板27靠近所述电容器组303的一端；所述1号圆筒电容器连接板28与所述绝缘连接板27垂直；所述1号圆筒电容器连接端25通过所述1号圆筒电容器连接板28与所述1号圆筒电容器6的一端连接。具体的，如图7和图8所示，所述1号圆筒电容器连接端25所述1号圆筒电容器连接板28上均有孔，均用于与1号圆筒电容器6的端子连接。
所述绝缘连接板27中部具有反向设置的第一凹孔29和第二凹孔30。所述第一凹孔29用于所述D1二极管17的阴极与所述2号叠层母排2电气连接；所述第一凹孔29的***突起用于所述D1二极管17与所述1号叠层母排14的绝缘。所述第二凹孔30用于所述D4二极管9的阳极与所述1号叠层母排14电气连接；所述第二凹孔30的***突起用于所述D4二极管9与所述2号叠层母排2的绝缘。
在电气结构上，所述1号IGBT8、2号IGBT7的E极通过所述1号叠层母排14与所述D2二极管18和所述D4二极管9的阳极连接。所述1号IGBT1、2号IGBT2的C极通过所述2号叠层母排2与所述D1二极管17和所述D3二极管10的阴极连接。所述1号圆筒电容器6的一端通过2号叠层母排2与所述D1二极管17和所述D3二极管10的阴极连接。所述2号圆筒电容器5的一端通过所述1号叠层母排14与所述D2二极管18和所述D4二极管9的阳极连接。
本发明提供的一种适用于二极管桥的一体化叠层母排结构，包括一个IGBT压装结构301、一个二极管压装结构302、一个电容器组303、两个叠层母排和一个绝缘板。一个IGBT压装结构301一次压接2只并联IGBT。一个二极管压装结构302一次压接4只二极管，两只一组，同向排列，两组二极管阴极相对，镜像分布。一个电容器组303由2只电容器组成。所述叠层母排组包括1号叠层母排和2号叠层母排。本发明提供的所述一体化叠层母排结构杂散电感小，结构简单，仅含两块叠层母排；从而简化了安装步骤并且降低了二极管桥的杂散电感。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种适用于二极管桥的一体化叠层母排结构，其特征在于，所述一体化叠层母排结构包括：IGBT压装结构、二极管压装结构、电容器组以及叠层母排组；
所述IGBT压装结构一次压接2只并联IGBT，2只并联IGBT水平分布；所述2只并联IGBT包括1号IGBT和2号IGBT；所述二极管压装结构一次压接4只二极管；所述4只二极管包括D1二极管、D2二极管、D3二极管以及D4二极管；其中所述D1二极管和所述D2二极管一组，所述D3二极管和所述D4二极管一组，形成两组二极管；同一组中的两只二极管同向排列；两组二极管呈镜像分布；所述电容器组由2只串联电容以及绝缘支撑板组成；所述2只串联电容包括1号圆筒电容器和2号圆筒电容器；所述叠层母排组包括1号叠层母排和2号叠层母排；
所述1号叠层母排具体包括E极连接端、1号连接板以及2号圆筒电容器连接端；
所述1号连接板的中部设有1号开孔，所述D1二极管的阴极经所述1号开孔与所述2号叠层母排电气连接；
所述2号叠层母排具体包括C极连接端、2号连接板以及1号圆筒电容器连接端；
所述2号连接板的中部设有2号开孔，所述D4二极管的阳极经所述2号开孔与1号叠层母排电气连接；
所述1号IGBT的C极、所述2号IGBT的C极通过所述2号叠层母排与所述D1二极管的阴极以及所述D3二极管的阴极连接；所述1号IGBT的E极、所述2号IGBT的E极通过所述1号叠层母排与所述D2二极管的阳极以及所述D4二极管的阳极连接；所述1号圆筒电容器的一端通过所述2号叠层母排与所述D1二极管的阴极以及所述D3二极管的阴极连接；所述2号圆筒电容器的一端通过所述1号叠层母排与所述D2二极管的阳极以及所述D4二极管的阳极连接；所述1号圆筒电容器的另一端通过所述绝缘支撑板与所述2号圆筒电容器的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的一体化叠层母排结构，其特征在于，所述IGBT压装结构包括1号IGBT、2号IGBT、3号压接金属块以及4号压接金属块；所述1号IGBT的C极和所述2号IGBT的C极通过所述4号压接金属块连接；所述1号IGBT的E极和所述2号IGBT的E极通过所述3号压接金属块连接。
3.根据权利要求2所述的一体化叠层母排结构，其特征在于，所述二极管压装结构包括D1二极管、D2二极管、D3二极管、D4二极管、1号压接金属块、2号压接金属块、5号压接金属块以及6号压接金属块；所述D1二极管的阳极和所述D2二极管的阴极分别与所述5号压接金属块电气连接；所述D3二极管的阳极和所述D4二极管的阴极分别与所述6号压接金属块电气连接；所述D1二极管的阴极和所述D3二极管的阴极通过所述1号压接金属块连接；所述D2二极管的阳极和所述D4二极管的阳极通过所述2号压接金属块连接。
4.根据权利要求3所述的一体化叠层母排结构，其特征在于，所述1号叠层母排包括E极连接端、1号连接板以及2号圆筒电容器连接端；所述E极连接端的固定端与所述1号连接板的一端连接；所述2号圆筒电容器连接端的固定端与所述1号连接板的另一端连接；所述E极连接端与所述2号圆筒电容器连接端平行；所述E极连接端的凸出端与所述2号圆筒电容器连接端的凸出端的凸出方向相反；
所述1号叠层母排的E极连接端与所述3号压接金属块连接；所述2号圆筒电容器连接端与所述2号圆筒电容器的一端连接。
5.根据权利要求4所述的一体化叠层母排结构，其特征在于，所述2号叠层母排包括C极连接端、2号连接板以及1号圆筒电容器连接端；所述C极连接端的固定端与所述2号连接板的一端连接；所述1号圆筒电容器连接端的固定端与所述2号连接板的另一端连接；所述C极连接端与所述1号圆筒电容器连接端平行；所述C极连接端的凸出端与所述1号圆筒电容器连接端的凸出端的凸出方向相同；
所述2号叠层母排的C极连接端与所述4号压接金属块连接；所述1号圆筒电容器连接端与所述1号圆筒电容器的一端连接。
6.根据权利要求5所述的一体化叠层母排结构，其特征在于，所述叠层母排组还包括：绝缘板；所述绝缘板夹在所述1号叠层母排和所述2号叠层母排之间。
7.根据权利要求6所述的一体化叠层母排结构，其特征在于，所述绝缘板包括绝缘连接板以及1号圆筒电容器连接板；所述1号圆筒电容器连接板设置在所述绝缘连接板靠近所述电容器组的一端；所述1号圆筒电容器连接板与所述绝缘连接板垂直；所述1号圆筒电容器连接端通过所述1号圆筒电容器连接板与所述1号圆筒电容器的一端连接。
8.根据权利要求7所述的一体化叠层母排结构，其特征在于，所述绝缘连接板上具有反向设置的第一凹孔和第二凹孔；所述第一凹孔用于所述D1二极管的阴极与所述2号叠层母排电气连接；所述第一凹孔的***突起用于所述D1二极管与所述1号叠层母排的绝缘；所述第二凹孔用于所述D4二极管的阳极与所述1号叠层母排电气连接；所述第二凹孔的***突起用于所述D4二极管与所述2号叠层母排的绝缘。
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