Anahtarlama Güç Kaynakları için Yıldırımdan Korunma Devrelerinin Tasarım Şeması
Yıldırım dalgalanma analizi
Elektronik cihazlara en sık görülen zarar, doğrudan yıldırım çarpmasından değil, yıldırım çarpması sırasında güç ve iletişim hatlarında indüklenen akım dalgalanmalarından kaynaklanmaktadır. Bir yandan, elektronik cihazların (VLSI çipleri) son derece entegre iç yapısı nedeniyle, ekipmanın voltaj seviyesi ve aşırı akım direnci azalmış, ayrıca yıldırıma (yıldırımın indüklenmesi ve operasyonel aşırı gerilim dalgalanmaları dahil) dayanma yeteneği de azalmıştır. Öte yandan, sinyal kaynağı yollarının artması nedeniyle sistem, yıldırım dalgası girişine karşı eskisinden daha hassastır. Aşırı gerilim, bilgisayar ekipmanına güç hatları veya sinyal hatları yoluyla girebilir ve bu iki hususu ayrı ayrı ele alacağız:
1) Güç dalgalanması
Güç dalgalanmaları sadece yıldırım çarpmasından değil, aynı zamanda kısa devre arızalarından ve güç sistemindeki ağır yük anahtarlamalarından da kaynaklanmaktadır. Elektrik şebekesi binlerce mil uzanıyor ve hem yıldırım çarpması hem de hat dalgalanması olasılığı yüksek. Sizden yüzlerce kilometre uzakta bir yıldırım düştüğünde, yıldırım dalgası elektrik şebekesi üzerinden ışık hızıyla iletilir ve trafo merkezleri vb. tarafından zayıflatılır. Bilgisayarınıza ulaştığında hala binlerce volt mevcut olabilir. Bu yüksek voltaj çok kısadır, yalnızca onlarca ila yüzlerce mikrosaniye kadardır veya bilgisayarı yakmaya yetmemektedir. Ancak, tıpkı eski hoparlörlerin gürültüsünün, iç bileşenlerin zarar görmesi nedeniyle yenilerinden daha fazla olması gibi, bilgisayarın içindeki yarı iletken bileşenlere de büyük zarar verir. Bu hasarlar derinleştikçe bilgisayar giderek kararsız hale gelir veya önemli verilerin kaybolmasına neden olabilir.
ABD'deki GE Corporation, genel evlerde, restoranlarda, apartmanlarda ve diğer alanlardaki alçak gerilim dağıtım hatlarında (110V), 10.000 saat içinde (yaklaşık bir yıl iki ay) orijinal çalışma voltajını aşan 800'den fazla dalgalanma gerilimine maruz kaldığını ve bunların 300'den fazlasının 1000V'u aştığını belirlemiştir. Bu tür aşırı gerilim, tek seferde elektronik cihazlara zarar verme potansiyeline sahiptir.
2) Sinyal sistemi dalgalanması
Sinyal sistemlerindeki ana aşırı gerilim kaynakları, indüklenen yıldırım çarpması, elektromanyetik girişim, radyo girişimi ve elektrostatik girişimdir. Metal nesneler (telefon hatları gibi), iletilen verilerde hatalara neden olabilecek ve iletimin doğruluğunu ve iletim hızını etkileyebilecek bu girişim sinyallerinden etkilenir. Bu parazitlerin ortadan kaldırılması ağın iletim durumunu iyileştirecektir.
Yukarıdaki teknik kusurlara ve koşullara dayanarak, bu makale, fiili kullanıma göre varistörlere ve seramik gaz deşarj tüplerine dayalı tek-fazlı paralel yıldırım dalgalanması anahtarlamalı güç kaynağı devresi tasarlar.
