Hakkurivirtalähteiden ukkossuojauspiirien suunnittelukaavio
Salamajänniteanalyysi
Yleisimpiä elektroniikkalaitteiden vahinkoja eivät aiheuta suorat salamaniskut, vaan salamaniskujen aikana sähkö- ja tietoliikennelinjoihin aiheutuvat virtapiikit. Toisaalta elektronisten laitteiden (VLSI-sirujen) pitkälle integroidun sisäisen rakenteen vuoksi laitteiden jännite- ja ylivirtaresistanssitaso on laskenut, ja myös kyky sietää salamaa (mukaan lukien indusoitunut salama ja toiminnalliset ylijännitepiikit) on heikentynyt. Toisaalta signaalilähteiden polkujen lisääntymisen vuoksi järjestelmä on aiempaa herkempi salama-aaltojen tunkeutumiselle. Ylijännite voi päästä tietokonelaitteisiin voimalinjojen tai signaalilinjojen kautta, ja käsittelemme näitä kahta näkökohtaa erikseen:
1) Virtapiikki
Virtapiikit eivät johdu vain salamaniskuista, vaan myös oikosulkuvioista ja voimakkaasta kuormituksen kytkennästä sähköjärjestelmässä. Sähköverkko ulottuu tuhansien kilometrien päähän, ja sekä salamaniskujen että johtotulvien todennäköisyys on suuri. Kun salama iskee satojen kilometrien päässä sinusta, salaman ylijännite välittyy valon nopeudella sähköverkon läpi, vaimentaa sitä muun muassa sähköasemilla. Kun se saavuttaa tietokoneen, jännite voi silti olla tuhansia voltteja. Tämä korkea jännite on hyvin lyhyt, vain kymmenistä satoihin mikrosekunteihin tai ei riitä polttamaan tietokonetta loppuun. Se aiheuttaa kuitenkin suurta vahinkoa tietokoneen sisällä oleville puolijohdekomponenteille, aivan kuten vanhojen kaiuttimien kohina on suurempi kuin uusien, koska sisäiset komponentit ovat vaurioituneet. Kun nämä vauriot syvenevät, tietokone muuttuu vähitellen epävakaammaksi tai voi aiheuttaa tärkeiden tietojen menetyksen.
GE Corporation Yhdysvalloissa on määrittänyt, että pienjännitejakelulinjoissa (110 V) yleisissä kotitalouksissa, ravintoloissa, asunnoissa ja muilla alueilla on yli 800 ylijännitejännitettä, jotka ylittävät alkuperäisen käyttöjännitteen 10 000 tunnin (noin vuoden ja kahden kuukauden) aikana, ja yli 300 yli 1000 V. Tällainen ylijännite saattaa vahingoittaa elektronisia laitteita yhdellä kertaa.
2) Signaalijärjestelmän ylijännite
Tärkeimmät ylijännitelähteet signaalijärjestelmissä ovat indusoidut salamaniskut, sähkömagneettiset häiriöt, radiohäiriöt ja sähköstaattiset häiriöt. Nämä häiriösignaalit vaikuttavat metalliesineisiin (kuten puhelinlinjoihin), jotka voivat aiheuttaa virheitä lähetetyissä tiedoissa, mikä vaikuttaa lähetyksen tarkkuuteen ja siirtonopeuteen. Näiden häiriöiden poistaminen parantaa verkon lähetystilaa.
Yllä mainittujen teknisten vikojen ja olosuhteiden perusteella tässä artikkelissa suunnitellaan yksivaiheinen rinnakkainen salamanpurkausvirtalähdepiiri, joka perustuu varistoreihin ja keraamisiin kaasupurkausputkiin todellisen käytön mukaan.
