Schéma návrhu obvodu ochrany pred bleskom spínaného zdroja
Okamžité prepätie vysokonapäťového blesku, ako aj prepätie signálneho systému je dôležitou príčinou zlej stability prístroja, hlavnými zdrojmi prepätia signálneho systému sú indukované blesky, elektromagnetické rušenie (EMI), rádiové rušenie a elektrostatické rušenie. Kovové predmety (ako sú telefónne linky) sú ovplyvnené týmito rušivými signálmi, pri prenose dát budú produkovať chybové kódy, ktoré ovplyvňujú presnosť prenosu a prenosovú rýchlosť. Ako navrhnúť obvody ochrany pred bleskom sa stalo kľúčovou otázkou pri vývoji prístrojov.
Analýza prepätia blesku
Najbežnejšie nebezpečenstvo elektronických zariadení nie je spôsobené priamym úderom blesku, ale v dôsledku úderu blesku dochádza v napájacom a komunikačnom vedení k vzniku prúdových rázov. Na jednej strane z dôvodu vysokého stupňa integrácie vnútornej štruktúry elektronických zariadení (čip VLSI), čo má za následok zníženie úrovne napäťovej a nadprúdovej odolnosti zariadenia a zníženie schopnosti odolávať blesku (vrátane indukovaných bleskov a prevádzkových prepätí), na druhej strane je systém v dôsledku zvýšeného počtu ciest zdroja signálov náchylnejší ako predtým na prenikanie bleskových vĺn. Prepätie môže prechádzať z elektrického vedenia alebo signálneho vedenia a inými cestami do počítačového vybavenia, tieto dva aspekty rozoberáme oddelene:
1) Prepätie
Prepätie energie, a to nielen v dôsledku úderu blesku, keď dôjde k skratu v napájacom systéme, zníženie veľkých záťaží spôsobí prepätie prúdu, elektrická sieť sa natiahne na tisíce kilometrov, či už ide o úder blesku alebo prepätie vo vedení, pravdepodobnosť výskytu sú veľmi vysoké. Keď ste stovky kilometrov od vzdialeného výskytu úderu blesku, prenos rázového blesku cez sieť rýchlosťou svetla, po rozvodni a inom útlme, do vášho počítača môže mať ešte tisíce voltov, tento vysoký tlak je veľmi krátky, iba niekoľko desiatok až stoviek mikrosekúnd, alebo to nestačí na spálenie počítača, ale pre vnútorné polovodičové komponenty počítača je tu veľké poškodenie, pretože starý stereofónny šum ako nový je väčší z dôvodu poškodenia vnútorné komponenty toho istého! S prehlbovaním týchto poškodení bude počítač postupne čoraz nestabilnejší, prípadne môže spôsobiť stratu vašich dôležitých dát.
US GE zistila, že všeobecné rodinné, hotelové, bytové a iné nízkonapäťové rozvody (110 V) za 10,000 hodín (približne jeden rok a dva mesiace) sa medzi vedením vyskytli viac ako dvojnásobok pôvodného prevádzkového prepätia napätie dosiahnuté viac ako 800-krát, z toho viac ako 1,{6}}V viac ako 300-krát. Takéto prepätie je úplne možné jednorazové poškodenie elektronického zariadenia.
2) Prepätie signálneho systému
Prepätie signálneho systému je hlavným zdrojom indukovaného blesku, elektromagnetického rušenia, rádiového rušenia a elektrostatického rušenia. Kovové predmety (napríklad telefónne linky) ovplyvnené týmito rušivými signálmi spôsobia prenos údajov v chybovom kóde, čo ovplyvní presnosť prenosu a prenosovú rýchlosť. Odstránenie týchto rušení zlepší prenosové podmienky siete.
Na základe vyššie uvedených technických nedostatkov a podmienok je v práci navrhnutý jednofázový paralelný spínaný napájací obvod odolný proti bleskovému prepätiu na báze varistorov a keramických plynových výbojok podľa praktického použitia.
