即使在恐怖主義威脅引起世人高度關(guān)注之前，許多公共和私有機構也已開(kāi)始在重要的基礎設施中安裝視頻安保系統了。視頻安保提供了改善態(tài)勢感知、防止惡意破壞、偷盜或其他犯罪、加快反應和管理決策速度以及提高全體人員和公共安全所必需的視覺(jué)圖像。
從機場(chǎng)到橋梁、從煉油廠(chǎng)到輸油/輸氣管道、從港口到高速公路等等，將視頻安保設備納入其準備計劃之中無(wú)不使它們獲益良多。
機場(chǎng)安保的第一道防線(xiàn)是柵欄、關(guān)卡和圍墻。特別是諸如油庫、候機樓、甚至行李搬運場(chǎng)地等敏感區域其安全級別更高，設置有安保檢查點(diǎn)。所有這些區域以及機場(chǎng)內部的大多數
位置通常都是采用監控攝像機進(jìn)行監視的。
對視頻安保系統安裝要求最為嚴苛的是賭場(chǎng)，在這里，必須對各種戲法花招和快捷無(wú)比的動(dòng)作進(jìn)行捕捉、檢查和歸檔，以滿(mǎn)足嚴格的管理條例。有策略性地安放“天眼”攝像機可為安保人員的實(shí)體設備資源提供某種補充, 從而幫助他們以一種及時(shí)和有效的方式來(lái)更好地疏導管理?yè)頂D的人群和合理地部署人員。賭博區域的高質(zhì)量視頻影像為安保專(zhuān)業(yè)人員提
供了用于防止作弊和捉獲“出千者”所需的詳細信息。
視頻監控系統在零售商店中發(fā)揮著(zhù)重要的作用，它可作為一種針對潛在犯罪行為的可視化防范措施，并為經(jīng)營(yíng)者和安保專(zhuān)業(yè)人員提供了用于處理責任索賠、員工偷盜或其他管理問(wèn)題的工具。因此，當犯罪者在視頻上被抓現行時(shí)，商店行竊和員工偷盜的處理就可以更加容易。此外，借助視頻錄像，諸如顧客滑倒、跌倒和責任索賠等事件的了解和處置也會(huì )更加準確。
在現今矯正機構(如監獄、管教所等)的管理當中，必須例行處置的問(wèn)題非常之多，走私、暴力、囚犯和警員安全等只是其中的一小部分。因此，在維持秩序和確保安全的工作環(huán)
境方面，視頻安保系統起到了前所未有的重要作用。
隨著(zhù)醫療保健機構規模的日益擴大并開(kāi)始提供晝夜不停的護理服務(wù)，面對各種各樣的安全風(fēng)險，它們變得更加容易遭受攻擊。雖然行業(yè)指導準則在其“護理環(huán)境”標準中對不斷提高安全防范水平提出了強制性的要求，但是，在選擇合適的工具以滿(mǎn)足其保護患者、訪(fǎng)客、員工和知識產(chǎn)權(IP)的需要方面，擁有決策權的責任者卻是各家醫院和醫療保健機構。
監控攝像機的部署
在大多數場(chǎng)所中，為了獲得完整的監控覆蓋范圍也許需要好幾百部攝像機。監視和管理多個(gè)位置設施最常用的方法之一是采用具以太網(wǎng)供電(PoE)能力的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)攝像
機。此類(lèi)實(shí)現方案能夠顯著(zhù)地簡(jiǎn)化攝像機的安裝并降低相關(guān)的成本，這是因為數據和功率利用同一根電纜進(jìn)行傳輸，而且攝像機不必安裝在電源的附近。然而，對于可從一根以太網(wǎng)電纜吸取的最大功率量，則需要謹慎地加以對待。如欲了解可從一個(gè)PoE接口吸取的最大容許功率的更多信息，請查閱IEEE 802.3af(PoE)或 IEEE 802.3at(PoE+)規范。
監控攝像機通常采用24VDC或12VDC的工作電源電壓，功率級高達25W。PoE線(xiàn)路將提供48V電壓，該電壓需要進(jìn)行降壓并由于安全性及故障的原因而與其輸入至輸出隔離開(kāi)來(lái)，從而導致電源變得更加復雜。不過(guò)，功率轉換技術(shù)近期所取得的發(fā)展已使低至中等功率隔離式轉換器的設計變得簡(jiǎn)單和容易得多。
在隔離型DC/DC應用中廣泛使用反激式轉換器已有多年，然而，它們卻未必是設計人員的首選。電源設計師選用反激式轉換器并不是因為它們可降低設計難度，而是迫于較低功率隔離要求的壓力，實(shí)乃不情愿之舉。由于控制環(huán)路中眾所周知的右半平面零點(diǎn)的原因，反激式轉換器存在穩定性問(wèn)題，而且光耦合器的傳播延遲、老化和增益變化還會(huì )使該問(wèn)題進(jìn)一步復雜化。此外，反激式轉換器還需要專(zhuān)門(mén)花費大量的時(shí)間進(jìn)行變壓器的設計，而由于可供選擇的市售變壓器品種有限且有可能需要定制變壓器，所以導致此項設計工作變得愈發(fā)復雜。不過(guò)，凌力爾特公司近期發(fā)布的LT3748隔離型反激式控制器解決了此類(lèi)反激式轉換器設計的諸多難題。
新型反激式IC簡(jiǎn)化了設計
首先，LT3748免除了增設光耦合器、副端基準電壓和電源變壓器附加第三繞組的需要，同時(shí)保持了主端與副端之間的隔離(只有一部分必須橫跨隔離勢壘)。LT3748運用了一種主
端檢測方案，該方案能通過(guò)反激式變壓器主端開(kāi)關(guān)節點(diǎn)波形來(lái)檢測輸出電壓。在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)期間，輸出二極管負責向輸出端提供電流，而輸出電壓被反射至反激式變壓器的主端。開(kāi)關(guān)節點(diǎn)電壓的數值是輸入電壓與反射輸出電壓之和(LT3748能夠重構)。這種輸出電壓反饋技術(shù)在整個(gè)線(xiàn)路電壓輸入范圍、溫度范圍以及負載范圍內實(shí)現了優(yōu)于±5%的總調節準確度。圖1示出了一款采用LT3748的反激式轉換器原理圖。
圖1：采用主端輸出電壓檢測的LT3748反激式轉換器
LT3748可接受一個(gè)5V至100V的輸入電壓，處于該范圍內的輸入電壓可以直接施加至IC。由于具有高電壓板上LDO并采用MSOP-16封裝(去掉了4個(gè)引腳以實(shí)現額外的高壓引腳間隔)，因此該器件能在高輸入電壓條件下可靠運作。另外，這款器件的板上柵極驅動(dòng)器可為一個(gè)外部N溝道功率MOSFET 供電，使得它能夠提供高達50W左右的功率(其最大輸出功率取決于外部組件選擇、輸入電壓范圍和輸出電壓)。
此外，LT3748所運用的邊界模式操作進(jìn)一步簡(jiǎn)化了系統設計，并縮減了總體轉換器的外形尺寸和占板面積。LT3748反激式轉換器在副端電流減小至零之后立即接通其內部開(kāi)關(guān)，
并在開(kāi)關(guān)電流達到預定電流限值時(shí)關(guān)斷。于是，它始終工作在連續導通模式(CCM)和不連續導通模式(DCM)的轉換之時(shí)，這通常被稱(chēng)為邊界模式或臨界導通模式。
主端輸出電壓檢測
隔離型轉換器的輸出電壓檢測通常需要一個(gè)光耦合器、副端基準電壓和光學(xué)驅動(dòng)器。光耦合器用于通過(guò)光鏈路來(lái)傳送輸出電壓反饋信號，同時(shí)保持隔離勢壘。然而，光耦合器傳輸
比會(huì )隨著(zhù)溫度和老化而有所改變，從而使其準確度下降。
LT3748通過(guò)檢測變壓器主端上的輸出電壓免除了增設一個(gè)光耦合器、基準電壓和光學(xué)驅動(dòng)器的需要。如圖2所示，輸出電壓可在功率晶體管關(guān)斷期間的主端開(kāi)關(guān)節點(diǎn)波形上準確地
測量，其中的N為變壓器的匝數比，VIN為輸入電壓，而VC為最大箝位電壓。LT3748通過(guò)選擇RFB和RREF以及變壓器的匝數比來(lái)設定輸出電壓。
圖2：典型的開(kāi)關(guān)節點(diǎn)波形
由于始終在二極管電流零交叉點(diǎn)上進(jìn)行反射輸出電壓的采樣，因此負載調節性能在邊界模式操作中得到了大幅度的改善。LT3748通�？商峁�±3%的負載調節。
變壓器的選擇和設計考慮因素
就LT3748 的成功應用而言，變壓器的規格和設計可能是最為關(guān)鍵的部分了。除了處理高頻隔離型電源變壓器設計的常見(jiàn)注意事項(實(shí)現低漏電感和緊密耦合)之外，還必須嚴格控制變壓器的匝數比。由于變壓器副端上的電壓是由主端上的采樣電壓推知的，因此必須嚴格控制匝數比以確保獲得一致的輸出電壓。各變壓器之間±5%的匝數比容差有可能在輸出電壓中產(chǎn)生超過(guò)±5%的變化。幸運的是，大多數磁性元件制造商都能夠保證±1%或更好的匝數比容差指標。
凌力爾特公司與主要的磁性元件制造商進(jìn)行了合作，以生產(chǎn)供LT3748使用的預設計型反激式變壓器。表1是一張縮略表，羅列了一些推薦使用的市售變壓器，制造商為Wurth lectronics和Pulse Engineering 公司。完整列表請見(jiàn)LT3748 的產(chǎn)品手冊。這些變壓器一般能夠承受1,500VAC的主端至副端擊穿電壓(持續時(shí)間為一分鐘)。也可以使用擊穿電壓更高的變壓器和定制變壓器。
表1：可供LT3748使用的市售變壓器
LT3748可以采用LTspice 軟件(免費下載)與表1中所列的任意變壓器來(lái)建模。仿真電路包含的信息有：電路啟動(dòng)的方式、其對于負載階躍的反應、以及電路內部不同點(diǎn)上的電壓波形。借助該軟件，可以很容易地完成設計變更并了解相關(guān)的變更對其電路性能的影響。
圖3示出了一款采用LT3748的演示電路板。該電路可接受一個(gè)范圍從22V至75V的輸入電壓， 并在高達2.5A的電流條件下產(chǎn)生一個(gè)隔離型12V輸出。
圖3：LT374830W應用電路(尺寸：38mm x19mm x 9.5mm)
結論
盡管隔離型反激式轉換器的設計并不簡(jiǎn)單；但是除了采用模塊或復雜的分立式實(shí)現方案之外，如今我們有了一種替代方案�；贚T3748的電路無(wú)需光耦合器、副端基準電壓和光學(xué)
驅動(dòng)器，因而簡(jiǎn)化了隔離型反激式轉換器的設計。該器件保持了主端至副端隔離(只有一部分橫跨隔離勢壘)。容易購置的市售變壓器避免了采用定制變壓器的需要。LT3748具有一個(gè)5V至100V的工作輸入電壓范圍，并能夠提供高達50W左右的連續輸出功率，從而使其成為眾多安保IP攝像機應用的合適之選。 |
