スイッチング電源の雷保護回路設計スキーム
瞬間的な高電圧雷サージと信号システムサージは、計測器の安定性を低下させる重要な原因です。信号システムサージ電圧の主な発生源は、誘導雷、電磁干渉（EMI）、無線干渉、静電干渉です。金属物体（電話線など）はこれらの干渉信号の影響を受け、伝送中のデータにエラーコードが生成され、伝送精度と伝送速度に影響します。雷保護回路の設計方法は、計測器開発における重要な問題となっています。
雷サージ解析
電子機器の最も一般的な危険は、直接の落雷によって引き起こされるのではなく、落雷によって電源や通信回線に誘導される電流サージによって引き起こされます。一方では、電子機器の内部構造（VLSI チップ）の高度な集積化により、機器の電圧レベルと過電流耐性が低下し、雷（誘導雷と動作過電圧サージを含む）に耐える能力が低下し、他方では、信号源のパスの数が増えたため、システムは以前よりも雷波の侵入を受けやすくなっています。サージ電圧は、電源ラインや信号ラインなどからコンピューター機器に流れ込む可能性があります。これら 2 つの側面を個別に説明します。
1) 電力サージ
電力サージは落雷によるものだけではなく、電力系統に短絡障害が発生したり、大きな負荷が切断されたりすると電力サージが発生します。電力網は数千マイルに渡って伸びており、落雷であれ線路サージであれ、発生の可能性は非常に高いです。数百キロ離れた場所で落雷が発生した場合、落雷サージは光速で電力網を伝わり、変電所などで減衰した後も、コンピューターにはまだ数千ボルトの電圧がかかっている可能性があります。この高圧は非常に短く、数十から数百マイクロ秒しかかからず、コンピューターを焼き切るほどではありませんが、コンピューターの内部半導体部品には多大な損害を与え、古いステレオノイズが新しいものよりも大きくなるのと同じように、内部部品への損傷も同じです。これらの損傷が深刻化すると、コンピューターは次第に不安定になり、重要なデータが失われる可能性があります。
米GEは、一般家庭、ホテル、アパートなどの低圧配電線（110V）で10,300時間（約1年2か月）の間に、配電線間で本来の動作電圧の2倍を超えるサージ電圧が800回以上発生し、そのうち1,600Vを超えるサージ電圧が300回以上発生したと判定した。このようなサージ電圧は、電子機器に一時的な損傷を与える可能性がある。
2) 信号システムのサージ
信号システムのサージ電圧は、誘導雷、電磁干渉、無線干渉、静電干渉の主な発生源です。これらの干渉信号の影響を受ける金属物体（電話線など）は、データの送信にエラー コードを発生させ、送信の精度と送信速度に影響を与えます。これらの干渉を排除すると、ネットワークの送信状態が改善されます。
本論文では、上記の技術的欠陥と条件に基づいて、実用化に合わせてバリスタとセラミックガス放電管をベースにした単相並列雷サージ耐性スイッチング電源回路を設計した。
