낙뢰가 스크린에 직접 떨어지지 않아도 파괴될 수 있습니다. 500미터 떨어진 곳에 떨어진 번개는 전력선을 통해 서지를 보내 캐비닛의 모든 수신 카드을 태워버립니다. 근처의 낙뢰는 신호 케이블에 전압 스파이크를 유도하여 송신 카드를 손상시킵니다. 천둥 번개는 비만 가져오는 것이 아니라 전자기적 혼란을 가져와 아무도 계획하지 않았다면 옥외 LED 설치물을 죽은 픽셀 더미로 만듭니다. 폭풍 시즌을 살아남는 스크린은 서지 보호를 사후 고려 사항이 아닌 핵심 설계 요구 사항으로 취급한 스크린입니다.
대부분의 사람들은 낙뢰 서지를 무거운 부하를 전환할 때 발생하는 전압 스파이크와 혼동합니다. 이러한 스파이크는 마이크로초 동안 지속되며 수백 볼트를 전달합니다. 낙뢰 서지는 밀리초 동안 지속되며 수만 볼트를 전달할 수 있습니다. 에너지 차이는 선형이 아니라 기하급수적입니다. 2,000볼트로 정격된 일반 서지 보호기는 30,000볼트 낙뢰에는 전혀 효과가 없습니다. 증발할 것입니다. 그러면 서지가 장비로 통과합니다.
직접 타격은 명백합니다. 번개가 스크린 구조물이나 장착 기둥을 때리고 캐비닛을 통해 직접 전류를 보냅니다. 이는 드물지만 치명적입니다. 스크린이 사라집니다.
간접 타격이 훨씬 더 일반적입니다. 번개가 땅, 근처 건물 또는 전신주를 때립니다. 전류는 지구를 통해 이동하여 전력선, 신호 케이블 또는 장착 구조물 자체를 통해 설치물로 들어갑니다. 전류는 IP 등급에 신경 쓰지 않습니다. 최소 저항 경로를 찾고 일반적으로 전원 공급 장치를 통과하여 수신 카드로 들어갑니다.
유도 서지는 조용한 살인자입니다. 1킬로미터 이내의 낙뢰는 변화하는 전자기장을 생성합니다. 이 필드는 근처의 모든 도체, 즉 신호 케이블, 이더넷 연결, 광섬유 트랜시버에 전압을 유도합니다. 유도 서지는 직접 또는 간접 타격보다 작지만 천둥 번개 동안 끊임없이 발생합니다. 구성 요소를 천천히 저하시킵니다. 한 폭풍 시즌에 50번의 유도 서지를 받는 수신 카드는 6개월 후에 간헐적인 고장을 보이기 시작할 것입니다.
전원 공급 장치가 첫 번째 희생자입니다. 스위칭 전원 공급 장치에는 입력 측에 금속 산화물 바리스터 또는 TVS 다이오드가 있습니다. 이것들은 전압 스파이크를 차단합니다. 그러나 특정 에너지 수준, 일반적으로 1,000~2,000줄로 정격됩니다. 낙뢰 서지는 10,000~100,000줄을 전달합니다. MOV가 폭발합니다. TVS 다이오드가 단락됩니다. 전원 공급 장치 출력은 0이 되거나 정격 전압의 두 배로 급증합니다. 어느 쪽이든 다운스트림의 수신 카드는 설계되지 않은 것을 보게 됩니다.
수신 카드가 다음으로 고장납니다. 수신 카드의 FPGA에는 약 20볼트 이상의 게이트 산화물이 있으며, 이는 즉시 파괴됩니다. 3.3볼트 레일에 48볼트 서지가 가해지면 FPGA가 즉시 파괴됩니다. 카드는 우아하게 고장나지 않습니다. 그냥 멈춥니다. 멈추면 다운스트림의 모든 LED 모듈이 어두워집니다.
송신 카드는 더 견고하지만 면역은 아닙니다. 이더넷 인터페이스와 비디오 입력 포트는 신호 케이블의 유도 서지에 취약합니다. 고장난 송신 카드는 어떤 수신 카드에도 콘텐츠가 도달하지 않음을 의미합니다. 전체 스크린이 검게 변합니다.
전력선 입력에 단일 서지 보호기만으로는 충분하지 않습니다. 최소한의 것이며 종종 잘못 설치됩니다. 실제 보호에는 직접 타격, 간접 타격 및 유도 서지를 별도로 처리하는 계층적 접근 방식이 필요합니다.
전력선 서지 보호기는 전력이 캐비닛에 들어가는 지점에 설치해야 합니다. 건물 차단기 패널이나 분배 상자가 아니라 캐비닛 단자 블록에 설치해야 합니다. 보호기와 장비 사이의 모든 미터 케이블은 추가 서지 에너지를 포착하는 안테나입니다.
3단계 보호 회로를 사용하십시오. 첫 번째 단계는 직접 또는 거의 직접 타격의 막대한 에너지를 처리하는 스파크 갭입니다. 스파크 갭은 수만 줄을 흡수할 수 있습니다. 반응이 느리지만 큰 충격을 처리합니다. 두 번째 단계는 전원 공급 장치에 안전한 수준으로 전압을 차단하는 MOV 배열입니다. 세 번째 단계는 전원 공급 장치가 견딜 수 있는 수준으로 남은 스파이크를 정리하는 TVS 다이오드 배열입니다.
스파크 갭은 최소 40킬로암페어로 정격되어야 합니다. MOV 배열은 최소 20킬로암페어로 정격되어야 합니다. TVS 단계는 1나노초 미만으로 응답해야 합니다. 어느 단계라도 누락되면 보호 체인에 서지가 발견할 수 있는 간격이 생깁니다.
매우 심한 폭풍 후 전체 보호기 어셈블리를 교체하십시오. MOV는 각 서지 이벤트마다 성능이 저하됩니다. 세네 번의 서지를 흡수한 보호기는 괜찮아 보일 수 있지만 차단 능력을 대부분 잃었을 수 있습니다. 보호기가 아니라 자리 표시자입니다.
모든 사람이 전력선을 보호합니다. 거의 아무도 신호선을 보호하지 않습니다. 송신 카드에서 제어 시스템으로 콘텐츠를 전달하는 이더넷 케이블, 송신 카드와 수신 카드 사이의 광섬유 링크, 구성용 직렬 케이블 등은 천둥 번개 동안 모두 안테나입니다.
이더넷 연결의 경우 케이블의 양쪽 끝에 차폐 서지 보호기를 설치하십시오. 케이블이 이더넷을 통해 전력을 전달하는 경우 IEEE 802.3at PoE 서지 수준으로 정격되어야 합니다. 차폐되지 않은 이더넷 케이블은 피뢰침 역할을 합니다. 차폐는 양쪽 끝에서 저임피던스 경로를 통해 접지되어야 합니다.
광섬유 링크의 경우 광섬유 자체는 전자기 서지에 면역입니다. 그러나 각 끝의 트랜시버 모듈은 그렇지 않습니다. 각 트랜시버의 전원 공급 장치에 서지 보호기를 설치하십시오. 광섬유 케이블은 보호가 필요하지 않지만 양쪽 끝의 전자 장치는 필요합니다.
직렬 구성 케이블의 경우 내장된 서지 억제 기능이 있는 절연 RS-232 또는 RS-485 인터페이스를 사용하십시오. 절연 장벽은 최소 2,500볼트 RMS로 정격되어야 합니다. 이렇게 하면 케이블의 서지가 수신 카드의 UART 포트에 도달하는 것을 방지할 수 있습니다.
적절한 접지 없이는 서지 보호는 장식일 뿐입니다. 서지 에너지는 어딘가로 가야 합니다. 접지 경로의 임피던스가 높으면 에너지는 장비를 통해 다른 경로를 찾습니다.
캐비닛 접지는 최소 16제곱밀리미터의 단면적을 가진 구리 도체로 건물 주 접지 바에 연결해야 합니다. 연결은 클램핑이 아닌 볼트로 연결해야 합니다. 볼트 연결은 임피던스가 낮고 시간이 지나도 느슨해지지 않습니다. 클램프 연결은 부식되어 몇 번의 폭풍 시즌 안에 임피던스가 증가합니다.
접지봉 저항은 4옴 미만이어야 합니다. 매년 접지 저항 테스터로 테스트하십시오. 저항이 4옴 이상으로 올라가면 3미터 떨어진 곳에 두 번째 접지봉을 추가하고 구리 스트립으로 첫 번째 접지봉에 연결하십시오. 병렬로 두 개의 접지봉은 저항을 대략 절반으로 줄입니다.
다른 시스템과 접지 경로를 공유하지 마십시오. LED 스크린이 건물의 엘리베이터 시스템 또는 HVAC와 접지를 공유하는 경우 한 시스템의 서지가 공유 접지를 통해 스크린으로 이동할 수 있습니다. 전용 접지 경로. 공유하지 마십시오.
아키텍처는 큰 서지를 처리합니다. 캐비닛 수준 보호는 첫 번째 벽을 통과하여 누출되는 잔류 에너지를 처리합니다.
모든 전원 공급 장치에는 과전압, 저전압 및 과전류 보호 기능이 내장되어 있어야 합니다. 그러나 내장 보호 기능은 일반적인 과도 현상에 대해 정격되며 낙뢰에는 그렇지 않습니다. 기본 방어선으로 의존하지 마십시오. 방패가 아니라 안전망입니다.
전원 공급 장치에는 소프트 스타트 기능도 있어야 합니다. 서지 이벤트 중에 돌입 전류를 소비하는 차가운 전원 공급 장치는 버스에 2차 전압 스파이크를 생성할 수 있습니다. 소프트 스타트는 2~3초에 걸쳐 출력을 점진적으로 증가시켜 입력 전압이 불안정할 때도 돌입 전류를 제어합니다.
절연 출력이 있는 전원 공급 장치를 사용하십시오. 비절연 공급 장치는 변압기 결합을 통해 입력에서 출력으로 서지 에너지를 전달합니다. 절연 공급 장치는 해당 경로를 차단합니다. 변압기는 전력선과 DC 출력 사이에 전기적 절연을 제공합니다. 입력 측의 서지는 출력 측의 수신 카드에 도달하지 않습니다.
모든 수신 카드에는 전원 입력 핀과 신호 입력 핀이 있습니다. 둘 다 로컬 필터링이 필요합니다.
전원 입력에는 카드 전원 커넥터 바로 옆에 파이 필터(커패시터, 인덕터, 또 다른 커패시터)를 추가하십시오. 이것은 전력선 보호기가 놓칠 수 있는 고주파 서지 구성 요소를 필터링합니다. 인덕터는 카드의 전체 전류 소모에 대해 정격되어야 합니다. 작은 페라이트 비드로는 충분하지 않습니다. 카드의 최대 소모량보다 높은 포화 전류를 가진 적절한 전력 인덕터여야 합니다.
신호 입력에는 모든 데이터 라인에 TVS 다이오드 배열을 추가하십시오. 다이오드는 신호 핀의 과전압을 안전한 수준으로 차단합니다. 1나노초 미만으로 응답해야 합니다. 느린 다이오드는 활성화되기 전에 서지를 통과시킵니다.
캐비닛 내부의 전력 분배 보드와 신호 분배 보드는 물리적으로 분리해야 합니다. 캐비닛 내부에서 신호 케이블을 전력 케이블과 나란히 실행하지 마십시오. 교차해야 하는 경우 90도 각도로 교차하십시오. 병렬 실행은 전력 도메인에서 신호 도메인으로 서지 에너지를 전달하는 유도 결합을 생성합니다.
송신 카드와 수신 카드 사이의 모든 신호 경로에 광학 절연을 사용하십시오. 광섬유 링크는 완전한 전기적 절연을 제공합니다. 두 도메인 사이의 단일 광섬유 실행조차도 서지 경로를 완전히 차단합니다.
하드웨어 보호는 대부분의 이벤트를 처리합니다. 운영 프로토콜은 나머지를 처리합니다.
천둥 번개 경보가 발령되면 특정 순서로 스크린을 종료하십시오. 첫째, 밝기를 0으로 줄입니다. 이렇게 하면 전원 공급 장치의 부하가 제거되고 생성되는 열이 사라집니다. 둘째, 송신 카드의 전원을 끕니다. 셋째, 수신 카드의 전원을 끕니다. 마지막으로 캐비닛 차단기에서 전력선을 분리합니다.
전력선만 차단하지 마십시오. 송신 카드가 여전히 전송 중일 때 전원을 차단하면 수신 카드가 갑자기 동기화가 끊깁니다. 전원이 복구되면 올바르게 다시 동기화되지 않아 디스플레이 아티팩트 또는 빈 영역이 발생할 수 있습니다. 제어된 종료는 모든 것을 알려진 상태로 유지합니다.
이것은 당연한 것처럼 들립니다. 그렇지 않습니다. 사람들은 장비를 확인하기 위해 폭풍 중에 캐비닛을 엽니다. 케이블을 만집니다. 커넥터를 옮깁니다. 낙뢰가 칠 때 캐비닛 안에 있는 사람은 접지 경로의 일부가 됩니다. 전류는 그들을 통해 땅으로 흐릅니다. 캐비닛 안에 있지 마십시오. 캐비닛 근처에 있지 마십시오. 폭풍이 지나가고 접지 전위가 안정될 때까지 스크린에 연결된 케이블을 만지지 마십시오.
폭풍이 지나간 후 전원을 켜기 전에 최소 30분 동안 기다리십시오. 이렇게 하면 서지 보호기의 잔류 전하가 방전되고 접지 전위가 안정될 수 있습니다.
종료 순서의 역순으로 전원을 켜십시오. 먼저 전력선 차단기. 10초 동안 기다립니다. 두 번째로 수신 카드. 초기화 및 동기화에 30초 동안 기다립니다. 세 번째로 송신 카드. 마지막으로 콘텐츠를 로드합니다. 모든 수신 카드의 신호 잠금을 모니터링하십시오. 60초 이내에 잠기지 않는 카드는 손상되었을 가능성이 높습니다. 교체품을 다시 설치하기 전에 카드를 제거하고 PCB를 검사하십시오.
15분 동안 전체 밝기 테스트를 실행하십시오. 모든 전원 공급 장치와 모든 수신 카드의 내부 온도를 모니터링하십시오. 서지를 견딘 구성 요소는 부하 시 비정상적인 열로 나타나는 잠재적인 손상을 입을 수 있습니다. 다음 주 라이브 이벤트가 아닌 지금 잡으십시오.
서지 보호 성능은 저하됩니다. 영원히 지속되지 않습니다. 유지 관리 일정은 효과를 유지합니다.
모든 서지 보호기의 시각적 검사. 변색, 부풀어 오름 또는 균열된 하우징을 찾으십시오. 주요 서지를 흡수한 MOV는 물리적 손상을 보입니다. 즉시 교체하십시오. 테스트하고 재사용하지 마십시오. 사용한 MOV는 차단 전압과 남은 수명이 알려지지 않았습니다.
접지 연결 저항을 확인하십시오. 느슨한 접지 볼트는 임피던스를 증가시킵니다. 높은 임피던스는 서지 에너지가 접지로 가는 대신 장비를 통과하게 함을 의미합니다. 모든 접지 볼트를 사양에 맞게 다시 조이십시오.
서지 테스터로 모든 서지 보호기를 테스트하십시오. 테스터는 보정된 서지를 보호기를 통해 보내고 차단 전압을 측정합니다. 차단 전압이 정격 값에서 10% 이상 벗어난 경우 보호기를 교체하십시오.
접지봉 저항을 테스트하십시오. 4옴 이상으로 올라가면 두 번째 접지봉을 추가하거나 전도성을 개선하기 위해 벤토나이트로 토양을 처리하십시오.
모든 케이블 글랜드, 커넥터 및 단자 블록의 부식을 검사하십시오. 부식은 임피던스를 증가시킵니다. 증가된 임피던스는 보호 효과를 감소시킵니다. 이소프로필 알코올과 섬유 브러시로 모든 접점을 청소하십시오. 모든 커넥터 핀에 유전체 그리스를 다시 바르십시오.
상태에 관계없이 모든 전력선 서지 보호기를 교체하십시오. 작은 서지라도 모든 서지 이벤트마다 성능이 저하됩니다. 폭풍 시즌 1년 후에도 괜찮아 보이는 보호기는 차단 능력의 30~40%를 잃었을 수 있습니다. 새 보호기의 비용은 고장난 수신 카드를 교체하는 비용에 비해 사소합니다.
시스템 전체 전원 켜기 테스트를 증가하는 밝기 수준으로 실행하십시오. 모든 전원 공급 장치 출력의 전압, 모든 공급 장치 그룹의 전류 소모량, 모든 수신 카드의 온도를 기록하십시오. 기준선에서 벗어나는 것은 약해지는 구성 요소를 나타냅니다. 다음 폭풍 시즌 전에 교체하십시오.
