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。
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。
四、BSP工程师?
BSP，全称Board Support Package，汉语意思即板级支持包。
BSP工程师，顾名思义就是负责板级支持包的开发、调试和维护工作。
那么什么是板级支持包呢？
前面我们讲过，嵌入式硬件工程师负责设计硬件，画出PCB图，工厂会根据PCB图生产出对应的电路板。
一个嵌入式系统光有电路板是不够的，还要有对应的软件支持，软件开发的前提是首先使板子正常稳定的工作，然后再在其上编写对应的应用软件以实现其特有的功能。
其中使板子正常稳定的工作的代码就属于板级支持包。
那么BSP工程师的具体工作有哪些呢？
我们首先从嵌入式设备谈起，前面我们谈到了很多的嵌入式设备，从系统角度来讲这些设备有些是跑操作系统的，有些没有跑。
对于不跑操作系统的设备来讲，其功能相对简单一点，使用的主控芯片一般也比较简单，比如风靡一时的51系列单片机、stm系列的单片机。
对于这些简单系统来讲，它对软件开发人员要求相对比较低，当然也就没有我前面所说的分工那么详细，有时候甚至从画板、点亮、开发都是由一个人来完成的。
对于跑操作系统来讲的设备，就不一样了。一般来讲，跑操作系统的设备其软件开发分三个阶段：
1. 点亮板子
第一批板子出厂时是不包含任何软件的。
BSP工程师需要结合硬件原理图修改从芯片厂商拿到的参考代码，调试板子，使板子上的操作系统能够正常稳定工作；
从而提供一个稳定的开发调试环境，这个过程叫做点亮板子，行话叫做Bringup。
这属于BSP工程师最具有价值含量的工作之一，因为它对BSP工程师所掌握的知识的广度和深度都有一定要求。
其中会涉及到计算机原理、操作系统，处理器架构等，还包括硬件方面的一些知识。
综合起来其最核心的工作就是对内核的移植、裁剪。
2. 使能板子上所有设备
上个阶段中，板子的CPU和基本的器件已经能正常工作，这个阶段中将使能所有的外设，并为后面要开发的应用程序提供对应的软件控制接口。
这个过程的实质是对应的操作系统下驱动开发的过程，需要掌握硬件工作的原理，操作系统的相关知识。
3. 为板子开发应用程序
如前文所述，嵌入式系统是一个具有专一功能的系统，其上所有的硬件，软件都应该为这一功能服务。
第二个阶段结束的时候，板子上所有的设备都已经可以正常使用了。
这个阶段的任务就是开发应用程序来实现某种特定的功能，应用程序中会使用第二阶段提供的软件接口控制板子上的设备来完成这一功能。
BSP工程师应具备的能力
上述前两个阶段属于BSP开发的内容，第三个阶段属于嵌入式应用软件开发的过程。
综上所述，BSP工程师主要应该具备的能力主要有：
掌握计算机原理方面的知识
掌握操作系统的相关知识，深入研究某种操作系统，目前来讲，研究linux操作系统应该是大部分人的选择；
基本的linux（开发环境）操作
精湛的C语言功底和一定的C++/汇编的知识。
掌握一定的硬件和电路原理方面的知识
熟悉常见的接口协议，如I2C, SPI, UART, USB等。
当然作为一个软件开发人员也必须掌握一些通用的软件，比如：
代码管理软件，常见的如git等；
五、单片机中常用的负电压
负电压的产生电路图原理
在电子电路中我们常常需要使用负电压，比如说我们在使用运放的时候常常需要建立一个负电压。下面就简单的以正5V电压到负电压5V为例说一下它的电路。
通常需要使用负电压时一般会选择使用专用的负压产生芯片，但这些芯片都比较贵，比如ICL7600，LT1054等。差点忘了MC34063了，这个芯片使用的最多了，关于34063的负压产生电路这里不说了，在datasheet中有的。下面请看我们在单片机电子电路中常用的两种负电压产生电路。
现在的单片机有很多都带有了PWM输出，在使用单片机的时候PWM很多时候是没有用到的，用它辅助产生负压是不错的选择
上面的电路是一个最简单的负压产生电路了。使用的原件是最少的了，只需要给它提供1kHz左右的方波就可以了，相当简单。这里需要注意这个电路的带负载能力是很弱的，同时在加上负载后电压的降落也比较大。
由于上面的原因产生了下面的这个电路：
负电压产生电路分析
电压的定义：电压（voltage），也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。
说白了就是：某个点的电压就是相对于一个参考点的电势之间的差值。V某=E某-E参。一般把供电电源负极当作参考点。电源电压就是Vcc=E电源正-E电源负。
想产生负电压，就让它相对于电源负极的电势更低即可。要想更低，必须有另一个电源的介入，根本原理都是利用两个电源的串联。电源2正极串联在参考电源1的负极后，电源2负极就是负电压了。
一个负电压产生电路：利用电容充电等效出一个新电源，电容串联在GND后，等效为电源2，则产生负电压。
1、电容充电：当PWM为低电平时，Q2打开，Q1关闭，VCC通过Q2给C1充电，充电回路是VCC-Q2-C1-D2-GND，C1上左正右负。
2、电容C1充满电。
3、电容C1作为电源，C1高电势极串联在参考点。C1放电，从C2续流，产生负电压。 当PWM为低电平时，Q2关闭，Q1打开，C1开始放电，放电回路是C1-C2-D1，这实际上也是对C2进行充电的过程。C2充好电后，下正上负，如果VCC的电势为5点几伏，就可以输出-5V的电压了。
产生负电压（-5V）的方案
7660和MAX232输出能力有限，做示波器带高速运放很吃力，所以也得用4片并联的方式扩流。第一版是7660两片并联的。
用普通的DC/DC芯片都可以产生负电压，且电压精确度同正电压一样，驱动能力也很强，可以达到300mA以上。
一般的开关电源芯片都能产生负电压，实在不行用开关电源输出的PWM去推电荷泵，也可以产生较大的电流，成本也很低，不知纹波要求多少，电荷泵用LC滤波之后纹波相当小的。7660是电荷泵，所以电流很小。
整个示波器的设计，数字电源的+5V和模拟电源的+５V是分开供电的，但是数字地和模拟地应该怎么处理呢？
数字地和模拟地是一定要连在一起的，不然电路没法工作。
数字部分的地返回电流不能流过模拟部分地，两个地应该在稳定的地参考点连在一起。
负电压的意义
1、人为规定。
例如电话系统里是用-48V来供电的，这样可以避免电话线被电化学腐蚀。当然了，反着接电话也是可以工作的，无非是电压参考点变动而已。
2、通讯接口需要。
例如RS232接口，就必须用到负电压。-3V～-15V表示1，+3～+15V表示0。这个是当初设计通讯接口时的协议，只能遵守咯。PS:MAX232之类的接口芯片自带电荷泵，可以自己产生负电压。串口文章推荐：STM32串口通信基本原理。
3、为（非轨到轨）运放提供电源轨。
老式的运放是没有轨到轨输入/输出能力的，例如OP07，输入电压范围总是比电源电压范围分别小1V，输出分别小2V。这样如果VEE用0V，那么输入端电压必须超过1V，输出电压不会低于2V。这样的话可能会不满足某些电路的设计要求。为了能在接近0V的输入/输出条件下工作，就需要给运放提供负电压，例如-5V，这样才能使运放在0V附近正常工作。不过随着轨到轨运放的普及，这种情况也越来越少见了。
4、这个比较有中国特色，自毁电路。
一般来说芯片内部的保护电路对于负电压是不设防的，所以只要有电流稍大，电压不用很高的负电压加到芯片上，就能成功摧毁芯片。
嵌入式硬件
