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一、单端、推挽、桥式拓扑结构变压器对比

单端正激式

单端：通过一只开关器件单向驱动脉冲变压器。

正激：脉冲变压器的原/付边相位关系，确保在开关管导通，驱动脉冲变压器原边时，变压器付边同时对负载供电。

该电路的最大问题是：开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管关断时，脉冲变压器处于“空载”状态，其中储存的磁能将被积累到下一个周期，直至电感器饱和，使开关器件烧毁。图中的D3与N3构成的磁通复位电路，提供了泄放多余磁能的渠道。

单端反激式

反激式电路与正激式电路相反，脉冲变压器的原/付边相位关系，确保当开关管导通，驱动脉冲变压器原边时，变压器付边不对负载供电，即原/付边交错通断。

脉冲变压器磁能被积累的问题容易解决，但是，由于变压器存在漏感，将在原边形成电压尖峰，可能击穿开关器件，需要设置电压钳位电路予以保护D3、N3构成的回路。

从电路原理图上看，反激式与正激式很相象，表面上只是变压器同名端的区别，但电路的工作方式不同，D3、N3的作用也不同。

推挽（变压器中心抽头）式

这种电路结构的特点是：对称性结构，脉冲变压器原边是两个对称线圈，两只开关管接成对称关系，轮流通断，工作过程类似于线性放大电路中的乙类推挽功率放大器。

主要优点：高频变压器磁芯利用率高（与单端电路相比）、电源电压利用率高（与后面要叙述的半桥电路相比）、输出功率大、两管基极均为低电平，驱动电路简单。

主要缺点：变压器绕组利用率低、对开关管的耐压要求比较高（至少是电源电压的两倍）。

全桥式

这种电路结构的特点是：由四只相同的开关管接成电桥结构驱动脉冲变压器原边。

图中T1、T4为一对，由同一组信号驱动，同时导通/关端；T2、T3为另一对，由另一组信号驱动，同时导通/关端。两对开关管轮流通/断，在变压器原边线圈中形成正/负交变的脉冲电流。

主要优点：与推挽结构相比，原边绕组减少了一半，开关管耐压降低一半。

主要缺点：使用的开关管数量多，且要求参数一致性好，驱动电路复杂，实现同步比较困难。这种电路结构通常使用在1KW以上超大功率开关电源电路中。

半桥式

电路的结构类似于全桥式，只是把其中的两只开关管（T3、T4）换成了两只等值大电容C1、C2。

主要优点：

具有一定的抗不平衡能力，对电路对称性要求不很严格
适应的功率范围较大，从几十瓦到千瓦都可以
开关管耐压要求较低
电路成本比全桥电路低

这种电路常常被用于各种非稳压输出的DC变换器，如电子荧光灯驱动电路中。

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二、消防电源

消防电源就是在配电柜内由强切模块切换，在应急状态下，普通电源切断后，仍可提供使用的应急电源，就是消防电源了。

消防电源适用于当建筑物发生火灾时，其作为疏散照明和其它重要的一级供电负荷提供集中供电，在交流市电正常时，由交流市电经过互投装置给重要负载供电，当交流市电断电后，互投装置将立即投切至逆变器供电，供电时间由蓄电池的容量决定，当市电电压恢复时，应急电源将恢复为市电供电。那么消防对电源及配电的基本要求是什么？消防电源是否必须要双电源呢？下面本文简明扼要地给大家讲一讲，看完文章希望能给广大电气设计人员一些参考。

01 消防电源的定义：

消防电源是给消防系统的相关设备、风机、水泵、相关的消防电梯、防火卷帘等双电源供电的。非消防用电是正常使用的照明、动力的所有不属于消防设备的用电的。

02 消防对电源及配电的基本要求：

工业建筑、民用建筑、地下工程所设的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动的防火门窗卷帘、阀门等消防用电，都应该按照现行《工业与民用供电系统设计规范》的规定对其电源进行设计。消防对电源及配电的基本要求如下：

1）可靠性：

火灾时若供电中断，会使消防用电设备失去作用，贻误灭火战机，给人民的生命和财产带来严重后果。因此，要确保电源及其配电的可靠性。可靠性是诸要求中首先应考虑的问题。

（2）耐火性：

火灾时系统应具有耐火、耐热、防爆性能。上建方面应采用耐火材料建造，以保障其具有不间断供电的能力。

（3）安全性：

保障人身安全，防止触电事故。

（4）有效性：

保证供电持续时间，确保应急期间消防用电设备的有效性。

（5）科学性：

在保证可靠性、耐火性、安全性和有效性的前提下，还应确保供电质量，力求系统接线简单，操作方便，投资省，运行费用低。

03 消防电源必须要双电源吗？

消防电源是用于保障建筑物火灾自动报警系统、消防水源泵、消防排烟系统等消防设备正常工作的电源设备。为了保证消防设备在火灾发生时始终能够正常运转，避免单点故障对消防系统造成影响。

双电源供电方式是指在消防电源系统中，将一台主电源和一台备用电源进行配合使用，当主电源发生故障时，备用电源能够立即替换，并确保消防设备不间断供电。这种方式可以有效地提高消防电源的可靠性和稳定性，是确保消防设备在火灾来临时能够正常工作的重要措施之一。

根据国家相关法规和标准的要求：

一级负荷供电和二级负荷供电的消防电源，必须采用双电源供电方式，并且需要安装相应的智能控制系统，实现自动切换和监控，以确保消防电源的可靠性和安全性，切一级负荷供电要做到电源备份和线路备份，二级负荷供电做到电源不要求备份，线路要求备份；三级负荷供电的消防电源不做强制要求双电源供电。

三、电磁干扰与去耦电容

电路的设计中存在很多电磁干扰（EMI）问题，去耦电容的应用场景就是减小电磁干扰，这一过程衍生出了另一个概念—— 电磁兼容（EMC）。

电磁干扰（EMI）的例子？

1、静电放电（ESD）

冬天的时候，尤其是空气比较干燥的内陆城市，很多朋友都有这样的经历，手触碰到电脑外壳、铁柜子等物品的时候会被电击，这就是静电放电现象，也称之为 ESD 。

2、快速瞬间群脉冲（EFT）

不知道有没有同学有这样的经历，早期我们使用电钻这种电机设备，并且同时在听收音机或者看电视的时候，收音机或者电视会出现杂音，这就是快速瞬间群脉冲的效果，也称之为 EFT 。

3、浪涌（Surge）

以前的老电脑，有的性能不是很好，带电热插拔优盘、移动硬盘等外围设备的时候，内部会产生一个百万分之一秒的电源切换，直接导致电脑出现蓝屏或者重启现象，就是热插拔的浪涌效果，称之为 Surge 。

电磁干扰的内容有很多，我们这里不能一一列举，但是有些内容非常重要。这些问题不要认为是小问题，比如一个简单的静电放电，我们用手能感觉到的静电，可能已经达到3KV以上了。

如果用眼睛能看得到的，至少是5KV了，只是因为这个电压虽然很高，能量却非常小，持续的时间非常短，因此不会对人体造成伤害。但是我们应用的这些半导体元器件就不一样了，一旦瞬间电压过高，就有可能造成器件的损坏。

去耦电容的概念

去耦电容是电路中装设在元件的电源端的电容，此电容可以提供较稳定的电源，同时也可以降低元件耦合到电源端的噪声，间接可以减少其他元件受此元件噪声的影响。

在电子电路中，去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用，电容所处的位置不同，称呼就不一样了。对于同一个电路来说，旁路（bypass）电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦（decoupling）电容也称退耦电容，是把输出信号的干扰作为滤除对象。

去耦电容的应用

首先看下图USB 接口和供电电路：

左边这个电路，过了保险丝以后，接了一个470uF的电容C16，右边这个电路，经过开关后，接了一个100uF的电容C19，并且并联了一个0.1uF 的电容C10。其中C16和C19起到的作用是一样的，C10的作用和他们两个不一样，我们先来介绍这2个大一点的电容。

1、大容值电容的作用

容值比较大的电容，理论上可以理解成水缸或者水池子，同时，大家可以直接把电流理解成水流，其实大自然万物的原理都是类似的。

【作用一】缓冲作用。

当上电的瞬间，电流从电源处流下来的时候，不稳定，容易冲击电子器件，加个电容可以起到缓冲作用。就如同我们直接用水龙头的水浇地，容易冲坏花花草草。我们只需要在水龙头处加个水池，让水经过水池后再缓慢流进草地，就不会冲坏花草，起到有效的保护作用。

【作用二】稳定作用。

我们的一整套电路，后级电子器件的功率大小都不一样，而器件正常工作的时候，所需电流的大小也不是一成不变的。比如后级有个器件还没有工作的时候，电流消耗是100mA，突然它参与工作了，电流猛的增大到了150mA，这个时候如果没有一个水缸的话，电路中的电压（水位）就会直接突然下降，比如我们的5V电压突然降低到3V了。

而我们系统中有些电子元器件，必须高于一定的电压才能正常工作，电压太低就直接不工作了，这个时候水缸就必不可少了。电容会在这个时候把存储在里边的电量释放一下，稳定电压，当然，随后前级的电流会及时把水缸充满的。

有了这个电容，可以说我们的电压和电流就会很稳定了，不会产生大的波动。这种电容常用的有如图3-2、图3-3、图3-4 所示三种：

这三种电容是最常用的三种，其中第一种个头大，占空间大，单位容量价格最便宜，第二种和第三种个头小，占空间小，性能一般也略好于第一种，但是价格也贵不少。当然，除了价格，还有一些特殊参数，在通信要求高的场合也要考虑很多。

2、电容的选取

第一个参数是耐压值的考虑。我们用的是5V系统，电容的耐压值要高于5V，一般1.5倍到2倍即可，有些场合稍微再高点也可以。

第二个参数是电容容值，这个就需要根据经验来选取了，选取的时候，要看这个电容起作用的整套系统的功率消耗情况，如果系统耗电较大，波动可能比较大，那么容值就要选大一些，反之可以小一些。

3、小容值电容的作用

我们再来看图3-1中的另一种电容C10，它容值较小，是0.1uF，也就是 100nF，是用来滤除高频信号干扰的。比如ESD，EFT等。我们初中学过电容的特性——可以通交流隔直流，但是电容的参数对不同频率段的干扰的作用是不一样的。

这个100nF的电容，是我们的前辈根据干扰的频率段，根据板子的参数，根据电容本身的参数所总结出来的一个值。也就是说，以后大家在设计数字电路的时候，在电源处的去耦高频电容，直接用这个 0.1uF就可以了，不需要再去计算和考量太多。

4、其他注意事项

在所有的IC器件的VCC和GND之间，都放一个0.1uF的高频去耦电容，特别在布板的时候，这个0.1uF电容要尽可能的靠近IC，尽量很顺利的与这个 IC的VCC和GND连到一起。