Σχέδιο σχεδίασης κυκλωμάτων αντικεραυνικής προστασίας για μεταγωγή τροφοδοτικών
Ανάλυση κεραυνών υπερτάσεων
Η πιο κοινή βλάβη στις ηλεκτρονικές συσκευές δεν προκαλείται από άμεσες κεραυνές, αλλά από υπερτάσεις ρεύματος που προκαλούνται στις γραμμές τροφοδοσίας και επικοινωνίας κατά τη διάρκεια κεραυνών. Αφενός, λόγω της εξαιρετικά ενσωματωμένης εσωτερικής δομής των ηλεκτρονικών συσκευών (τσιπ VLSI), το επίπεδο αντίστασης τάσης και υπερέντασης του εξοπλισμού έχει μειωθεί και η ικανότητα αντοχής σε κεραυνούς (συμπεριλαμβανομένων των επαγόμενων κεραυνών και των υπερτάσεων λειτουργίας) έχει επίσης μειωθεί. Από την άλλη πλευρά, λόγω της αύξησης των διαδρομών της πηγής σήματος, το σύστημα είναι πιο επιρρεπές σε εισβολή κεραυνικών κυμάτων από πριν. Η υπέρταση μπορεί να εισέλθει στον εξοπλισμό υπολογιστή μέσω γραμμών ηλεκτρικού ρεύματος ή γραμμών σήματος και θα συζητήσουμε αυτές τις δύο πτυχές ξεχωριστά:
1) Αύξηση ισχύος
Οι υπερτάσεις ισχύος δεν προκαλούνται μόνο από κεραυνούς, αλλά και από σφάλματα βραχυκυκλώματος και την εναλλαγή βαρέων φορτίων στο σύστημα ισχύος. Το ηλεκτρικό δίκτυο εκτείνεται για χιλιάδες μίλια και η πιθανότητα τόσο κεραυνών όσο και υπερτάσεων γραμμής είναι υψηλή. Όταν συμβεί κεραυνός εκατοντάδες χιλιόμετρα μακριά σας, το κύμα κεραυνού μεταδίδεται με την ταχύτητα του φωτός μέσω του ηλεκτρικού δικτύου, εξασθενεί από υποσταθμούς κ.λπ. Όταν φτάσει στον υπολογιστή σας, μπορεί να υπάρχουν ακόμα χιλιάδες βολτ. Αυτή η υψηλή τάση είναι πολύ μικρή, μόνο δεκάδες έως εκατοντάδες μικροδευτερόλεπτα, ή όχι αρκετή για να κάψει τον υπολογιστή. Ωστόσο, προκαλεί μεγάλη ζημιά στα εξαρτήματα ημιαγωγών μέσα στον υπολογιστή, όπως ακριβώς ο θόρυβος των παλαιών ηχείων είναι μεγαλύτερος από αυτόν των νέων επειδή τα εσωτερικά εξαρτήματα είναι κατεστραμμένα. Καθώς αυτές οι βλάβες βαθαίνουν, ο υπολογιστής γίνεται σταδιακά πιο ασταθής ή μπορεί να προκαλέσει απώλεια σημαντικών δεδομένων.
Η GE Corporation στις Ηνωμένες Πολιτείες έχει καθορίσει ότι οι γραμμές διανομής χαμηλής{{0} τάσης (110V) σε γενικά νοικοκυριά, εστιατόρια, διαμερίσματα και άλλες περιοχές έχουν αντιμετωπίσει περισσότερες από 800 τάσεις υπέρτασης που υπερβαίνουν την αρχική τάση λειτουργίας μέσα σε 10000 ώρες (περίπου ένα έτος και δύο μήνες), με πάνω από 300 V να υπερβαίνουν τα 10. Μια τέτοια τάση υπέρτασης θα μπορούσε ενδεχομένως να βλάψει τις ηλεκτρονικές συσκευές με μία κίνηση.
2) Απότομη αύξηση του συστήματος σήματος
Οι κύριες πηγές υπερτάσεως στα συστήματα σήματος είναι οι επαγόμενες κεραυνοί, οι ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, οι ραδιοπαρεμβολές και οι ηλεκτροστατικές παρεμβολές. Τα μεταλλικά αντικείμενα (όπως οι τηλεφωνικές γραμμές) επηρεάζονται από αυτά τα σήματα παρεμβολής, τα οποία μπορεί να προκαλέσουν σφάλματα στα μεταδιδόμενα δεδομένα, επηρεάζοντας την ακρίβεια και το ρυθμό μετάδοσης της μετάδοσης. Η εξάλειψη αυτών των παρεμβολών θα βελτιώσει την κατάσταση μετάδοσης του δικτύου.
Βάσει των παραπάνω τεχνικών ελαττωμάτων και συνθηκών, αυτό το άρθρο σχεδιάζει ένα μονοφασικό παράλληλο κύκλωμα τροφοδοσίας κατά της κεραυνικής υπέρτασης που βασίζεται σε βαρίστορ και κεραμικούς σωλήνες εκκένωσης αερίου σύμφωνα με την πραγματική χρήση.
