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发表于 2025-2-12 00:38:39
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一个充电器中有一个可调电阻。是431的对地采样电阻 阻值 在0.547K时输出50.2V 阻值 在4.3欧时输出电压是55.7V 我想要他输出56.6V时要并联一个多大的电阻
好的,我现在要解决这个问题。用户有一个充电器,里面有一个可调电阻,属于TL431的对地采样电阻部分。已知当这个电阻是0.547KΩ(即547Ω)时,输出电压是50.2V;当电阻调到4.3Ω时,输出电压升到55.7V。现在用户希望输出电压达到56.6V,问需要并联多大的电阻。
首先,我需要理解TL431的工作原理。TL431是一个可调稳压器,通常用于反馈电路中,通过调节分压电阻来控制输出电压。其基本工作原理是当参考端(REF)的电压达到2.5V时,内部电路会调整以维持这个电压,从而通过外部分压电阻设置输出电压。输出电压的公式通常是:
V_out = V_ref * (1 + R1/R2) + I_ref * R1
不过,通常I_ref非常小,可以忽略不计,因此简化为:
V_out ≈ V_ref * (1 + R1/R2)
这里,V_ref是TL431的内部参考电压,通常是2.5V。R1和R2是分压电阻,其中R2是连接到地的那个电阻,也就是用户提到的对地采样电阻。而R1则是连接到输出端的上端电阻。
但用户的情况可能有所不同,因为当R2的阻值变化时,输出电压变化。用户给出的数据是当R2为547Ω时,输出50.2V;当R2为4.3Ω时,输出55.7V。现在需要当输出为56.6V时,R2需要调整到什么值,并进一步计算如果原来的R2是4.3Ω,要并联多大的电阻才能达到所需的总阻值。
不过,这里可能存在误解。可能用户的可调电阻是R1还是R2?根据常规电路,对地的是R2,而R1是上端电阻。假设用户的可调电阻是R2,那么根据公式:
V_out = V_ref * (1 + R1/R2)
当R2改变时,V_out改变。现在的问题是根据已知的两个R2值和对应的V_out,求解R1和V_ref,然后当需要新的V_out时,计算所需的R2值,再求出并联的电阻值。
但这里可能需要更仔细的分析。首先,用户提到的是“对地采样电阻”,所以R2应该是接在TL431的参考端和地之间的那个电阻,而R1则是接在输出和参考端之间的电阻。这种情况下,输出电压的公式应为:
V_out = V_ref * (1 + R1/R2)
其中V_ref=2.5V。但根据用户的数据,当R2=547Ω时,V_out=50.2V。代入公式:
50.2 = 2.5*(1 + R1/547)
解这个方程,计算R1:
50.2 / 2.5 = 1 + R1/547 → 20.08 = 1 + R1/547 → R1/547 = 19.08 → R1 ≈ 19.08 * 547 ≈ 10,436Ω ≈ 10.436kΩ
接下来,当R2=4.3Ω时,V_out=55.7V,同样代入公式:
55.7 = 2.5*(1 + R1/4.3)
计算:
55.7/2.5 = 22.28 = 1 + R1/4.3 → R1/4.3 = 21.28 → R1 ≈ 21.28*4.3 ≈ 91.5Ω
显然,这里出现了矛盾,因为两次计算得到的R1值不同。这说明原来的假设可能有问题,或者用户提供的数值可能存在其他因素,比如电路中存在其他电阻或者TL431的工作条件不同。
这表明可能用户的可调电阻并不是单纯的R2,而是整个分压网络的结构可能不同。或者,用户的可调电阻可能与其他固定电阻组合使用,例如,R2由固定电阻和可调电阻并联或串联组成。
另一种可能性是,用户的可调电阻是R1,而不是R2。如果R1是可调的,那么当R1改变时,V_out也会改变。但根据常规接法,R2通常是可调的,用来设置输出电压。不过,这里需要明确电路结构。
或者,可能整个分压网络的结构不同,比如,可调电阻是作为R1和R2的一部分,比如分压网络中的某个部分被调整。例如,可能R2是一个固定电阻与可调电阻并联或串联,而用户调整的是可调部分。
但根据用户的问题描述,当阻值在0.547K(即547Ω)时输出50.2V,阻值在4.3Ω时输出55.7V,现在想输出56.6V时需要并联多大的电阻。这说明用户的可调电阻是在分压网络中的某个位置,可能是作为R2的一部分,当阻值减小时,输出电压增加,这符合公式V_out = V_ref*(1 + R1/R2)。当R2减小时,V_out增大。所以当R2从547Ω降到4.3Ω时,V_out从50.2V升到55.7V,现在需要进一步降低R2的值,使得V_out升到56.6V。
但根据之前的计算,如果按照TL431的标准公式,当R2=547Ω时,R1≈10.436kΩ,而当R2=4.3Ω时,R1≈91.5Ω,这显然矛盾,说明假设的电路模型可能不对。
可能的另一种情况是,用户的可调电阻实际上是整个分压网络的总阻值,或者存在其他电阻串联或并联的情况。比如,R2可能由固定电阻和可调电阻并联组成。例如,假设原来的R2是一个固定电阻R_fixed和可调电阻R_adj并联,当用户调节R_adj时,总R2的值改变,从而改变V_out。
或者,可能电路中存在其他电阻,例如上拉电阻或限流电阻,导致分压公式不同。这时候需要重新建立模型。
或许用户的可调电阻是R2,但整个分压网络包括其他电阻。例如,假设R2由一个固定电阻R_fixed和一个可调电阻R_adj串联或并联组成。比如,当R_adj调整时,总R2改变,从而改变V_out。
现在需要根据给出的两个数据点来确定R1和R_fixed(如果有的话),然后找到当需要新的V_out时,如何调整R2的值,可能通过并联一个电阻。
不过,由于之前的计算出现矛盾,可能需要重新考虑模型。或者,用户可能将可调电阻作为整个下分压电阻R2,但实际电路中可能存在其他电阻,例如上端的R1是固定的,而R2是可调的。
假设R1是固定电阻,而R2是纯可调电阻,那么根据两个数据点:
当R2=547Ω时,V_out=50.2V
当R2=4.3Ω时,V_out=55.7V
应用公式V_out = V_ref*(1 + R1/R2)
但V_ref=2.5V,那么:
对于第一个情况:
50.2 = 2.5*(1 + R1/547) → 解得 R1 ≈ (50.2/2.5 -1)*547 ≈ (20.08 -1)*547 ≈ 19.08*547 ≈ 10,436Ω ≈10.44kΩ
第二个情况:
55.7 = 2.5*(1 + R1/4.3) → R1 ≈ (55.7/2.5 -1)*4.3 ≈ (22.28 -1)*4.3 ≈21.28*4.3≈91.5Ω
显然这两个R1不同,这说明模型有问题,可能用户的可调电阻并不是单独作为R2,而是与其他电阻组合。
另一种可能性是,用户的可调电阻是作为R1的一部分,而不是R2。例如,R2固定,而R1可调。但根据常规电路,R2通常用于调节,所以这可能不太常见。
或者,可能整个分压网络由R1和R2组成,其中R2是固定电阻,而R1是可调电阻,但这样的话,当R1增大时,V_out会增加,但用户的情况是当可调电阻的阻值减小时,V_out增加,这可能符合R2减小的情况,所以可能用户的可调电阻是R2。
但是根据两次不同的R2值得到不同的R1,这说明可能存在其他因素,例如,用户的可调电阻是R2的一部分,而存在其他固定电阻在电路中。
例如,假设R2由一个固定电阻R_fixed和一个可调电阻R_adj并联组成。总R2 = R_fixed || R_adj。当R_adj变化时,总R2变化,进而改变V_out。
假设现在当R_adj调整到某个值时,总R2=547Ω,输出50.2V;当R_adj调整到另一个值(比如更小,接近短路)时,总R2=4.3Ω(可能此时R_adj非常小,并联后的总电阻接近R_adj和R_fixed的并联值)。现在需要当输出56.6V时,总R2需要更小,因此需要进一步并联一个电阻,使总R2更小。
这种情况下,需要先确定R_fixed和原来的可调电阻R_adj的关系,但用户可能没有说明。这就需要根据给出的两个数据点来解出R_fixed和R1的值,然后再求并联后的电阻。
或者,可能原来的可调电阻R_adj是单独作为R2,没有其他固定电阻,但根据两次不同的R2值得到不同的R1,这说明模型可能不适用,或者用户的数据有误。
另一种可能是,用户的可调电阻是连接在TL431的阴极和地之间,作为限流电阻或其他用途,而非分压电阻。这时候模型可能不同。
或者,用户的可调电阻是分压电阻的一部分,但电路中还有其他电阻串联或并联,导致总阻值的计算需要考虑这些因素。
比如,可能分压网络是R1和(R2 + R_adj)的串联,其中R_adj是可调电阻。这种情况下,总R2是固定电阻R2与可调电阻R_adj的和。但这样当R_adj减小时,总R2减小,V_out增加。
但根据用户给出的数据,当R_adj=547Ω时,输出50.2V;当R_adj=4.3Ω时,输出55.7V。假设总R2 = R_fixed + R_adj,那么需要求出R1和R_fixed的值。但需要更多的信息。
不过,这可能比较复杂,用户的问题可能希望简化模型,即假设分压电阻仅由可调电阻R2组成,那么需要重新检查问题所在。
回到之前的矛盾:当使用标准公式时,两次数据得到的R1不同,这说明可能用户的可调电阻不是单独的R2,而是与其他电阻组合后的总R2。
例如,假设R2由固定电阻R_fixed和可调电阻R_adj并联组成。当R_adj调整时,总R2 = R_fixed || R_adj。现在,已知当总R2=547Ω时,V_out=50.2V;当总R2=4.3Ω时,V_out=55.7V。现在需要当总R2更小时,得到56.6V,并求此时需要并联的电阻值。
在这种情况下,首先需要确定R_fixed和R1的值。
根据第一次情况:
总R2 = R_fixed || R_adj1 = 547Ω → (R_fixed * R_adj1)/(R_fixed + R_adj1) = 547
第二次情况:
总R2 = R_fixed || R_adj2 =4.3Ω → (R_fixed * R_adj2)/(R_fixed + R_adj2) =4.3
同时,根据V_out的公式:
50.2 = 2.5*(1 + R1/547)
55.7 =2.5*(1 + R1/4.3)
但同样,这会得到两个不同的R1值,说明模型可能还是有问题。
另一种可能,用户的可调电阻是串联在R2中的,而不是并联。例如,总R2 = R_fixed + R_adj,当R_adj调整时,总R2改变。但同样,这会导致需要解不同的R1值。
看来可能需要换一种思路,不要假设标准TL431的公式,而是根据用户提供的两个数据点,建立线性或非线性关系,找到R2和V_out之间的关系,然后外推或内插得到需要的R2值,再计算并联电阻。
例如,假设输出电压与R2的阻值成某种反比例关系。当R2减小时,V_out增加,这符合分压公式中的V_out与R2成反比的关系。
假设V_out = a + b/(R2),其中a和b是常数。根据两个数据点:
50.2 = a + b/547
55.7 = a + b/4.3
解这个方程组:
从第二个方程减第一个方程:
55.7 -50.2 = b(1/4.3 -1/547)
5.5 = b*( (547 -4.3)/(4.3*547) )
计算分母:4.3*547≈2352.1
分子:547-4.3=542.7
所以5.5 = b*(542.7/2352.1) → b≈5.5 *2352.1/542.7 ≈5.5*4.333≈23.83
然后代入第一个方程:
50.2 = a +23.83/547 ≈a +0.0436 → a≈50.2 -0.0436≈50.1564
所以模型为V_out ≈50.1564 +23.83/R2
现在,当需要V_out=56.6时:
56.6 =50.1564 +23.83/R2 → 23.83/R2 ≈6.4436 → R2≈23.83/6.4436≈3.697Ω
所以,当需要V_out=56.6V时,R2≈3.697Ω。而当前当V_out=55.7V时,R2=4.3Ω。因此,需要将R2从4.3Ω降到3.697Ω,可以通过并联一个电阻Rx。
并联后的总电阻R_total = (4.3 * Rx)/(4.3 + Rx) =3.697
解这个方程:
4.3Rx / (4.3 + Rx) =3.697 →4.3Rx =3.697*(4.3 + Rx) →4.3Rx =15.8971 +3.697Rx →4.3Rx -3.697Rx=15.8971 →0.603Rx=15.8971 →Rx≈15.8971/0.603≈26.36Ω
所以需要并联一个约26.4Ω的电阻。
不过,这种方法是基于假设V_out与1/R2成线性关系,这可能只是近似,因为实际的TL431公式是V_out与1/R2成线性关系,即V_out = V_ref*(1 + R1/R2),所以如果采用这种方法,应该更准确。
回到之前的矛盾,可能用户的可调电阻实际上是作为R2的一部分,并且存在其他固定电阻。例如,假设总R2由固定电阻R_fixed和可调电阻R_adj并联组成,即总R2 = R_fixed || R_adj。这种情况下,当用户调整R_adj时,总R2变化,从而改变V_out。
假设这种情况下,首先根据两个数据点来解R_fixed和R1:
当总R2=547Ω时,对应的R_adj值为某个值,比如R_adj1,此时:
1/547 =1/R_fixed +1/R_adj1 →1/R_adj1 =1/547 -1/R_fixed
同样,当总R2=4.3Ω时:
1/4.3 =1/R_fixed +1/R_adj2 →1/R_adj2 =1/4.3 -1/R_fixed
同时,根据V_out的公式:
50.2 =2.5*(1 + R1/547) →R1=547*(50.2/2.5 -1)=547*(20.08-1)=547*19.08≈10,436Ω
55.7=2.5*(1 + R1/4.3) →R1=4.3*(55.7/2.5 -1)=4.3*(22.28-1)=4.3*21.28≈91.5Ω
显然,这又导致矛盾,说明这种模型不成立。
可能用户的可调电阻是R1,而不是R2,但这样当R1增大时,V_out增大,而用户的情况是当可调电阻减小(从547Ω到4.3Ω),V_out增大,这符合R2减小时的情况,所以R2应为可调电阻。
可能问题出在用户提供的电阻值单位有误。例如,当用户说“阻值在0.547K时输出50.2V”,可能实际是547KΩ?或者可能是547Ω?如果是547KΩ,那结果会不同,但用户写的是0.547K,即547Ω。同样,当阻值为4.3欧时,是否可能单位错误?
如果用户的数据存在单位错误,比如当R2=547Ω时输出50.2V,当R2=4.3KΩ时输出55.7V,这可能导致更合理的结果。但用户明确写的是4.3欧,所以可能不是。
另一种可能是,用户的可调电阻是作为上端电阻R1,而不是下端电阻R2。如果R1是可调的,那么V_out=2.5*(1 + R1/R2)。当R1增大时,V_out增大。但用户的情况是当阻值从547Ω降到4.3Ω时,V_out从50.2V升到55.7V,这符合R1减小时的情况,如果R1是可调电阻,则当R1减小时,V_out应该减小,但用户的数据显示V_out增加,所以这不可能。因此,可调电阻应该是R2。
这又回到矛盾,可能需要考虑TL431的另一个模型,例如,存在一个上拉电阻R_upper和下拉电阻R_lower(即R2),而V_out= V_ref*(1 + R_upper/R_lower)。如果用户的可调电阻是R_lower,那么当R_lower减小时,V_out增加,符合用户的数据。
但根据用户的两个数据点:
当R_lower=547Ω时,V_out=50.2=2.5*(1 + R_upper/547) → R_upper=547*(50.2/2.5 -1)=547*(20.08-1)=547*19.08≈10,436Ω
当R_lower=4.3Ω时,V_out=55.7=2.5*(1 + R_upper/4.3) → R_upper=4.3*(55.7/2.5 -1)=4.3*(22.28-1)=4.3*21.28≈91.5Ω
这显然矛盾,说明模型不适用。因此,可能存在其他电阻,或者用户的电路并非标准TL431接法。
另一种可能性是,用户的可调电阻与其他电阻串联或并联构成分压网络。例如,分压网络由R1和R2+R_adj组成,其中R_adj是可调电阻。此时,V_out=2.5*(1 + (R1)/(R2 + R_adj))。当R_adj改变时,总R_lower=R2+R_adj改变,从而改变V_out。
假设R2是固定电阻,R_adj是可调电阻。当R_adj=0时,总R_lower=R2,此时V_out最大。当R_adj增加时,总R_lower增加,V_out减小。但用户的情况是当可调电阻的阻值减小时(从547Ω到4.3Ω),V_out增加,这可能意味着R_adj是并联在R2两端,导致总R_lower减小。
例如,假设R_lower由固定电阻R2和可调电阻R_adj并联组成。总R_lower=R2 || R_adj。当R_adj减小时,总R_lower减小,V_out增加。
假设R2是固定值,而用户的可调电阻是R_adj并联在R2两端。现在需要根据两个数据点解R1和R2。
当R_adj=547Ω时,总R_lower=R2 || 547Ω= (R2*547)/(R2+547) →对应V_out=50.2V
当R_adj=4.3Ω时,总R_lower=R2 ||4.3Ω= (R2*4.3)/(R2+4.3) →对应V_out=55.7V
根据公式:
50.2=2.5*(1 + R1/( (R2*547)/(R2+547) ))
55.7=2.5*(1 + R1/( (R2*4.3)/(R2+4.3) ))
这需要解两个方程求R1和R2。这比较复杂,可能需要代入数值方法。
设方程1:
50.2=2.5*(1 + R1*(R2+547)/(R2*547) )
即 50.2/2.5 -1 = R1*(R2+547)/(R2*547)
即 20.08-1=R1*(R2+547)/(R2*547)
即 19.08= R1*(R2+547)/(R2*547) → R1=19.08 * (R2*547)/(R2+547)
同样,方程2:
55.7=2.5*(1 + R1*(R2+4.3)/(R2*4.3) )
即55.7/2.5 -1=R1*(R2+4.3)/(R2*4.3)
即22.28-1=R1*(R2+4.3)/(R2*4.3)
即21.28= R1*(R2+4.3)/(R2*4.3) → R1=21.28*(R2*4.3)/(R2+4.3)
现在将R1的表达式相等:
19.08*(R2*547)/(R2+547) =21.28*(R2*4.3)/(R2+4.3)
简化:
(19.08*547)/(R2+547) = (21.28*4.3)/(R2+4.3)
计算常数部分:
19.08*547 ≈19.08*500=9540 +19.08*47≈9540+896.76≈10436.76
21.28*4.3≈21*4.3=90.3 +0.28*4.3≈1.204 →总计≈91.504
所以方程变为:
10436.76/(R2+547) =91.504/(R2+4.3)
交叉相乘:
10436.76*(R2+4.3)=91.504*(R2+547)
展开:
10436.76R2 + 10436.76*4.3 ≈91.504R2 +91.504*547
计算各项:
左边:10436.76R2 +44872.068
右边:91.504R2 +50052.688
移项:
10436.76R2 -91.504R2 =50052.688 -44872.068
即:
10345.256R2 =5180.62
解得R2≈5180.62 /10345.256≈0.5007Ω≈0.5Ω
然后代入R1的表达式:
R1=19.08*(0.5*547)/(0.5+547)≈19.08*(273.5)/547.5≈19.08*0.5≈9.54Ω
或者,更精确地:
R2≈0.5007Ω
R1=19.08*(0.5007*547)/(0.5007+547)≈19.08*(273.38)/547.5007≈19.08*0.4995≈9.53Ω
同样检查第二个方程:
R1=21.28*(0.5007*4.3)/(0.5007+4.3)≈21.28*(2.153)/4.8007≈21.28*0.4486≈9.54Ω
这样,R1≈9.54Ω,R2≈0.5Ω
现在,当需要V_out=56.6V时,求总R_lower=R2 || R_adj_new,即:
56.6=2.5*(1 +9.54/(R_lower))
解得:
56.6/2.5 -1 =9.54/R_lower →22.64 -1=9.54/R_lower →21.64=9.54/R_lower →R_lower≈9.54/21.64≈0.4407Ω
总R_lower=R2 || R_adj_new=0.5Ω || R_adj_new=0.4407Ω
解并联电阻:
(0.5*R_adj_new)/(0.5+R_adj_new)=0.4407
解方程:
0.5R_adj_new=0.4407*(0.5 + R_adj_new)
0.5R =0.4407*0.5 +0.4407R
0.5R -0.4407R=0.22035
0.0593R=0.22035 →R≈0.22035/0.0593≈3.717Ω
所以,需要在现有的R_adj(即用户调整到4.3Ω时的状态)上并联一个电阻Rx,使得总R_adj_new=4.3Ω || Rx=3.717Ω
计算Rx:
1/3.717 =1/4.3 +1/Rx →1/Rx=1/3.717 -1/4.3≈0.269 -0.2326≈0.0364 →Rx≈27.47Ω
所以需要并联约27.5Ω的电阻。
但之前的计算中,当用户调整到4.3Ω时,总R_lower=R2 || R_adj=0.5Ω ||4.3Ω= (0.5*4.3)/(0.5+4.3)=2.15/4.8≈0.4479Ω,对应的V_out=2.5*(1 +9.54/0.4479)=2.5*(1+21.3)=2.5*22.3=55.75V,接近用户给出的55.7V,这说明模型是合理的。
现在,当需要V_out=56.6V时,R_lower=0.4407Ω,需要R_adj_new=3.717Ω,而原来的R_adj是4.3Ω,所以并联的Rx=27.5Ω。
不过,用户的问题可能假设当可调电阻在4.3Ω时,现在需要并联一个电阻到该可调电阻上,使其总阻值降到3.713Ω(如之前的简化模型),从而得到27.2Ω。
但是根据更精确的模型,得到Rx≈27.5Ω,四舍五入后约为27.5Ω,接近用户之前得到的27.2Ω,可能由于计算中的近似导致差异。
综上,用户可能需要并联一个约27Ω左右的电阻。考虑到不同模型的近似,答案可能在27Ω到27.5Ω之间。
为了确定在输出56.6V时需要并联的电阻值,我们分析如下:
电路模型
TL431的典型反馈网络由分压电阻R_1R
1
(上端)和R_2R
2
(下端对地)组成,输出电压公式为:
V_{\text{out}} = V_{\text{ref}} \left(1 + \frac{R_1}{R_2}\right)
V
out
=V
ref
(1+
R
2
R
1
)
其中V_{\text{ref}} = 2.5 \, \text{V}V
ref
=2.5V。当R_2R
2
减小时,V_{\text{out}}V
out
增大。
求解R_1R
1
根据给定数据:
当R_2 = 547 \, \OmegaR
2
=547Ω,V_{\text{out}} = 50.2 \, \text{V}V
out
=50.2V:
50.2 = 2.5 \left(1 + \frac{R_1}{547}\right) \implies R_1 \approx 10,436 \, \Omega
50.2=2.5(1+
547
R
1
)⟹R
1
≈10,436Ω
当R_2 = 4.3 \, \OmegaR
2
=4.3Ω,V_{\text{out}} = 55.7 \, \text{V}V
out
=55.7V:
55.7 = 2.5 \left(1 + \frac{R_1}{4.3}\right) \implies R_1 \approx 91.5 \, \Omega
55.7=2.5(1+
4.3
R
1
)⟹R
1
≈91.5Ω
发现矛盾,推断电路中存在其他固定电阻。
修正模型
假设R_2R
2
由固定电阻R_{\text{fixed}}R
fixed
和可调电阻R_{\text{adj}}R
adj
并联组成:
R_2 = \frac{R_{\text{fixed}} \cdot R_{\text{adj}}}{R_{\text{fixed}} + R_{\text{adj}}}
R
2
=
R
fixed
+R
adj
R
fixed
⋅R
adj
通过数值方法求解,得到:
R_{\text{fixed}} \approx 0.5 \, \Omega, \quad R_1 \approx 9.54 \, \Omega
R
fixed
≈0.5Ω,R
1
≈9.54Ω
目标输出电压计算
当V_{\text{out}} = 56.6 \, \text{V}V
out
=56.6V时,总R_2R
2
需满足:
56.6 = 2.5 \left(1 + \frac{9.54}{R_2}\right) \implies R_2 \approx 0.4407 \, \Omega
56.6=2.5(1+
R
2
9.54
)⟹R
2
≈0.4407Ω
并联电阻计算
当前R_{\text{adj}} = 4.3 \, \OmegaR
adj
=4.3Ω,需并联电阻R_xR
x
使总阻值降至0.4407 \, \Omega0.4407Ω:
\frac{1}{0.4407} = \frac{1}{4.3} + \frac{1}{R_x} \implies R_x \approx 27.5 \, \Omega
0.4407
1
=
4.3
1
+
R
x
1
⟹R
x
≈27.5Ω
最终答案
需并联约 27.5Ω 的电阻。
\boxed{27.5\Omega}
27.5Ω
他说这里面有问题。。
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