รูปแบบการออกแบบวงจรป้องกันฟ้าผ่าของแหล่งจ่ายไฟสลับ
ไฟกระชากฟ้าผ่าไฟฟ้าแรงสูงทันทีตลอดจนไฟกระชากของระบบสัญญาณเป็นสาเหตุสำคัญของความเสถียรของอุปกรณ์ที่ไม่ดี แหล่งที่มาหลักของแรงดันไฟกระชากของระบบสัญญาณ ได้แก่ ฟ้าผ่า การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) การรบกวนทางวิทยุ และการรบกวนด้วยไฟฟ้าสถิต วัตถุที่เป็นโลหะ (เช่น สายโทรศัพท์) ได้รับผลกระทบจากสัญญาณรบกวนเหล่านี้ จะทำให้ข้อมูลในการส่งเกิดรหัสข้อผิดพลาด ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำในการส่งและอัตราการส่ง วิธีการออกแบบวงจรป้องกันฟ้าผ่ากลายเป็นประเด็นสำคัญในการพัฒนาเครื่องมือ
การวิเคราะห์ไฟกระชากฟ้าผ่า
อันตรายที่พบบ่อยที่สุดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่ได้เกิดจากการถูกฟ้าผ่าโดยตรง แต่เกิดจากการถูกฟ้าผ่าเกิดขึ้นในสายจ่ายไฟและสายสื่อสารที่เกิดจากกระแสไฟกระชาก ประการหนึ่งเนื่องจากการบูรณาการโครงสร้างภายในของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (ชิป VLSI) ในระดับสูง ซึ่งส่งผลให้ระดับแรงดันไฟฟ้าและความต้านทานกระแสเกินของอุปกรณ์ลดลง และความสามารถในการต้านทานฟ้าผ่าลดลง (รวมถึงฟ้าผ่าเหนี่ยวนำและไฟกระชากแรงดันเกินในการปฏิบัติงาน) ในทางกลับกัน เนื่องจากจำนวนเส้นทางของแหล่งกำเนิดสัญญาณเพิ่มขึ้น ระบบจึงไวต่อการบุกรุกของคลื่นฟ้าผ่ามากกว่าเมื่อก่อน แรงดันไฟกระชากสามารถทำงานจากสายไฟหรือสายสัญญาณและวิธีอื่นๆ ไปยังอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ เราจะหารือเกี่ยวกับสองประเด็นนี้แยกกัน:
1) ไฟกระชาก
ไฟกระชากและไม่เพียงแต่จากฟ้าผ่าเท่านั้น เมื่อระบบไฟฟ้าเกิดไฟฟ้าลัดวงจร การตัดโหลดขนาดใหญ่จะทำให้เกิดไฟกระชาก สายส่งไฟฟ้าทอดยาวหลายพันไมล์ ไม่ว่าจะเป็นฟ้าผ่าหรือสายไฟฟ้ากระชาก โอกาสที่จะเกิดขึ้น สูงมาก เมื่อคุณอยู่ห่างจากจุดเกิดฟ้าผ่าที่ห่างไกลหลายร้อยกิโลเมตร ฟ้าผ่าส่งผ่านตารางด้วยความเร็วแสง หลังจากสถานีย่อยและการลดทอนอื่น ๆ ไปยังคอมพิวเตอร์ของคุณอาจมีแรงดันไฟฟ้าหลายพันโวลต์ แรงดันสูงนี้สั้นมาก เพียงไม่กี่สิบถึงหลายร้อยไมโครวินาทีหรือไม่เพียงพอที่จะเบิร์นคอมพิวเตอร์ แต่สำหรับส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ภายในของคอมพิวเตอร์ แต่มีความเสียหายอย่างมากเนื่องจากเสียงสเตอริโอแบบเก่ามากกว่าแบบใหม่จะใหญ่ขึ้นเนื่องจากความเสียหายที่ ส่วนประกอบภายในเหมือนกัน! ด้วยความเสียหายที่เพิ่มมากขึ้น คอมพิวเตอร์จะค่อยๆ กลายเป็นความไม่เสถียรมากขึ้นเรื่อยๆ หรืออาจทำให้ข้อมูลสำคัญของคุณสูญหายได้
US GE ระบุว่าครอบครัวทั่วไป โรงแรม แฟลต และสายจำหน่ายไฟฟ้าแรงต่ำอื่นๆ (110V) ใน 10,000 ชั่วโมง (ประมาณหนึ่งปีและสองเดือน) เกิดขึ้นระหว่างสายไฟฟ้ามากกว่าสองเท่าของแรงดันไฟกระชากในการใช้งานเดิม แรงดันไฟฟ้าสูงถึงมากกว่า 800 ครั้ง ซึ่งมากกว่า 1,000V มีมากกว่า 300 ครั้ง แรงดันไฟกระชากดังกล่าวอาจทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เสียหายได้เพียงครั้งเดียว
2) ระบบสัญญาณไฟกระชาก
แรงดันไฟกระชากของระบบสัญญาณเป็นสาเหตุหลักของการเกิดฟ้าผ่า การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า การรบกวนทางวิทยุ และการรบกวนทางไฟฟ้าสถิต วัตถุที่เป็นโลหะ (เช่น สายโทรศัพท์) ที่ได้รับผลกระทบจากสัญญาณรบกวนเหล่านี้ จะทำให้การส่งข้อมูลอยู่ในรหัสข้อผิดพลาด ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำในการส่งและอัตราการส่งข้อมูล การขจัดสัญญาณรบกวนเหล่านี้จะปรับปรุงสภาพการรับส่งข้อมูลของเครือข่าย
จากข้อบกพร่องและเงื่อนไขทางเทคนิคข้างต้น บทความนี้ออกแบบวงจรจ่ายไฟสวิตชิ่งป้องกันไฟกระชากฟ้าผ่าแบบขนานเฟสเดียวโดยอาศัยวาริสเตอร์และท่อระบายก๊าซเซรามิกตามการใช้งานจริง
