طرح طراحی مدارهای حفاظت از صاعقه برای سوئیچینگ منابع تغذیه

طرح طراحی مدارهای حفاظت از صاعقه برای سوئیچینگ منابع تغذیه

تجزیه و تحلیل موج رعد و برق
شایع ترین آسیب به دستگاه های الکترونیکی ناشی از برخورد مستقیم صاعقه نیست، بلکه ناشی از افزایش جریان برق و خطوط ارتباطی در هنگام برخورد صاعقه است. از یک سو، به دلیل ساختار داخلی بسیار یکپارچه دستگاه های الکترونیکی (تراشه های VLSI)، سطح مقاومت ولتاژ و جریان اضافه تجهیزات کاهش یافته و توانایی مقاومت در برابر صاعقه (شامل صاعقه القایی و نوسانات اضافه ولتاژ عملیاتی) نیز کاهش یافته است. از طرفی با توجه به افزایش مسیرهای منبع سیگنال، سیستم نسبت به قبل در معرض نفوذ امواج صاعقه ای قرار می گیرد. ولتاژ سرج می تواند از طریق خطوط برق یا خطوط سیگنال وارد تجهیزات کامپیوتری شود و ما این دو جنبه را جداگانه مورد بحث قرار خواهیم داد:

1) افزایش قدرت
نوسانات برق نه تنها در اثر صاعقه ایجاد می شود، بلکه ناشی از خطاهای اتصال کوتاه و سوئیچینگ بار سنگین در سیستم قدرت است. شبکه برق هزاران مایل امتداد دارد و احتمال برخورد رعد و برق و موج برق زیاد است. هنگامی که صاعقه صدها کیلومتر دورتر از شما اتفاق می افتد، موج صاعقه با سرعت نور از طریق شبکه برق منتقل می شود، توسط ایستگاه های فرعی تضعیف می شود، و غیره. هنگامی که به رایانه شما می رسد، ممکن است هنوز هزاران ولت وجود داشته باشد. این ولتاژ بالا بسیار کوتاه است، فقط ده ها تا صدها میکروثانیه یا برای سوختن کامپیوتر کافی نیست. با این حال، آسیب زیادی به قطعات نیمه هادی داخل کامپیوتر وارد می کند، همانطور که صدای بلندگوهای قدیمی بیشتر از بلندگوهای جدید است زیرا قطعات داخلی آسیب دیده اند. با عمیق تر شدن این آسیب ها، رایانه به تدریج ناپایدارتر می شود یا ممکن است باعث از دست رفتن داده های مهم شود.

شرکت جنرال الکتریک در ایالات متحده تعیین کرده است که خطوط توزیع ولتاژ پایین (110 ولت) در خانه‌ها، رستوران‌ها، آپارتمان‌ها و سایر مناطق، بیش از 800 ولتاژ افزایشی بیش از ولتاژ اصلی را در عرض 10000 ساعت (تقریباً یک سال و دو ماه) تجربه کرده‌اند که بیش از 300 ولت از 10 بیشتر است. چنین ولتاژ موجی می تواند به طور بالقوه به دستگاه های الکترونیکی در یک حرکت آسیب برساند.

2) افزایش سیستم سیگنال
منابع اصلی افزایش ولتاژ در سیستم های سیگنال، صاعقه القایی، تداخل الکترومغناطیسی، تداخل رادیویی و تداخل الکترواستاتیکی است. اجسام فلزی (مانند خطوط تلفن) تحت تأثیر این سیگنال های تداخلی قرار می گیرند که می تواند باعث ایجاد خطا در داده های ارسالی شود و بر دقت و سرعت انتقال تأثیر بگذارد. حذف این تداخل ها وضعیت انتقال شبکه را بهبود می بخشد.

بر اساس عیوب و شرایط فنی فوق، این مقاله یک مدار منبع تغذیه سوئیچینگ ضد صاعقه موازی تک فاز بر اساس وریستورها و لوله‌های تخلیه گاز سرامیکی با توجه به کاربرد واقعی طراحی می‌کند.