แผนการออกแบบวงจรป้องกันฟ้าผ่าสำหรับการจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง
การวิเคราะห์ไฟกระชากฟ้าผ่า
อันตรายที่พบบ่อยที่สุดต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่ได้เกิดจากการถูกฟ้าผ่าโดยตรง แต่เกิดจากกระแสไฟกระชากที่เกิดขึ้นในสายไฟฟ้าและสายสื่อสารระหว่างที่เกิดฟ้าผ่า ในแง่หนึ่ง เนื่องจากโครงสร้างภายในของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีการบูรณาการสูง (ชิป VLSI) ระดับแรงดันไฟฟ้าและความต้านทานกระแสเกินของอุปกรณ์จึงลดลง และความสามารถในการทนต่อฟ้าผ่า (รวมถึงฟ้าผ่าเหนี่ยวนำและไฟกระชากแรงดันไฟเกินในการปฏิบัติงาน) ก็ลดลงเช่นกัน ในทางกลับกัน เนื่องจากเส้นทางแหล่งสัญญาณเพิ่มขึ้น ระบบจึงไวต่อการบุกรุกของคลื่นฟ้าผ่ามากกว่าเมื่อก่อน แรงดันไฟกระชากสามารถเข้าสู่อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ผ่านทางสายไฟหรือสายสัญญาณ และเราจะหารือเกี่ยวกับสองประเด็นนี้แยกกัน:
1) ไฟกระชาก
ไฟกระชากไม่เพียงเกิดจากฟ้าผ่าเท่านั้น แต่ยังเกิดจากการลัดวงจรและการสลับโหลดจำนวนมากในระบบไฟฟ้าอีกด้วย โครงข่ายไฟฟ้าทอดยาวหลายพันไมล์ และความน่าจะเป็นที่จะเกิดฟ้าผ่าและไฟกระชากในสายไฟฟ้ามีสูง เมื่อฟ้าผ่าเกิดขึ้นห่างจากคุณหลายร้อยกิโลเมตร คลื่นฟ้าผ่าจะถูกส่งด้วยความเร็วแสงผ่านโครงข่ายไฟฟ้า ซึ่งถูกลดทอนลงโดยสถานีย่อย ฯลฯ เมื่อมาถึงคอมพิวเตอร์ของคุณ อาจยังคงมีแรงดันไฟฟ้าหลายพันโวลต์ ไฟฟ้าแรงสูงนี้สั้นมาก เพียงสิบถึงหลายร้อยไมโครวินาที หรือไม่เพียงพอที่จะทำให้คอมพิวเตอร์ไหม้ อย่างไรก็ตาม มันทำให้เกิดความเสียหายอย่างมากต่อส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ภายในคอมพิวเตอร์ เช่นเดียวกับเสียงของลำโพงเก่าที่มีมากกว่าเสียงของลำโพงใหม่ เนื่องจากส่วนประกอบภายในได้รับความเสียหาย เมื่อความเสียหายเหล่านี้มีความรุนแรงมากขึ้น คอมพิวเตอร์จะค่อยๆ ไม่เสถียรมากขึ้นหรืออาจทำให้ข้อมูลสำคัญสูญหายได้
GE Corporation ในสหรัฐอเมริกาได้พิจารณาแล้วว่าสายจ่ายแรงดันต่ำ- (110V) ในครัวเรือน ร้านอาหาร อพาร์ทเมนต์ และพื้นที่อื่นๆ ทั่วไปประสบกับแรงดันไฟกระชากมากกว่า 800 แรงดัน ซึ่งเกินกว่าแรงดันใช้งานเดิมภายใน 10,000 ชั่วโมง (ประมาณหนึ่งปีกับสองเดือน) โดยมีแรงดันไฟฟ้าเกิน 1,000V มากกว่า 300 แรงดัน แรงดันไฟกระชากดังกล่าวอาจทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เสียหายได้ในคราวเดียว
2) ระบบสัญญาณไฟกระชาก
แหล่งที่มาหลักของแรงดันไฟกระชากในระบบสัญญาณคือการเหนี่ยวนำให้เกิดฟ้าผ่า การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า การรบกวนทางวิทยุ และการรบกวนทางไฟฟ้าสถิต วัตถุที่เป็นโลหะ (เช่น สายโทรศัพท์) ได้รับผลกระทบจากสัญญาณรบกวนเหล่านี้ ซึ่งสามารถทำให้เกิดข้อผิดพลาดในข้อมูลที่ส่ง ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำและอัตราการส่งข้อมูลของการส่งสัญญาณ การขจัดสัญญาณรบกวนเหล่านี้จะปรับปรุงสถานะการส่งสัญญาณของเครือข่าย
จากข้อบกพร่องและเงื่อนไขทางเทคนิคข้างต้น บทความนี้ได้ออกแบบวงจรจ่ายไฟสวิตชิ่งป้องกันฟ้าผ่าป้องกันฟ้าผ่าแบบเฟสเดียว{0}}แบบขนานโดยอิงจากวาริสเตอร์และท่อระบายก๊าซเซรามิกตามการใช้งานจริง
