计算机和其它微电子设备的LAMP(网络防雷器)

1987 年 6 月 9 日,美国肯尼迪航天中心的火箭发射场上有三枚小型火箭,在雷雨来临一声雷响之后,自行点火升空而去。类似的异常现象,在机器人中也屡有发生,在日本不止一次地出现机器人 “发疯” 而杀人之事。在原苏联一位国际象棋大师尼古拉·古德柯夫曾与机器人对奕,机器人连输三盘之后突然对金属棋盘放电,把国际象棋大师尼古拉·古德柯夫电击倒地。其实这些机器人和小型火箭之出现“反常现象” 都是由于其内部的极为灵敏的计算机受到外来的干扰信号的作用而产生误动作所致。仅从上述两例可看出:对于计算机这类高科技仪器设备的雷灾要有新的概念,雷灾的损失的估价主要不在雷电的直接损坏的东西本身,由闪电的脉冲电磁场的作用而造成的故障,常可以导致巨大的灾害损失。例如前面曾提到的银行系统,当他们应用计算机来代替以往的靠人的手工抄写存款账目时,计算机的误动作故障的严重性远远超过它的器件的损毁。导致误动作所需的脉冲电压仅 1—2 V 即可。特别是现在的计算机的芯片是超大规模集成电路,空间的不太强的电磁场就可以使之感应出几 V 的电压,所以严密的屏蔽是非常必要的。屏蔽电场比较好办,而对磁场的屏蔽比较困难。  由于上述原因,闪电对计算机的影响用两种概率描述。第一种是计算机的失效概率PM ,它指计算机暂时失去正常功能或导致算题或数据处理差错时的概率。现在一般公认为闪电磁场脉冲超过 0.07Gs时就将引起计算机失效。  第二种是计算机元件损坏概率PD ,现在一般公认为磁场脉冲超过 2.4Gs 时,晶体管、集成电路等将遭受永久性损坏。据估计,闪电造成的 PM 要比 PD 高三个数量级。以上大家经常引用的 BM= 0 .07 Gs 和 BD = 2 .4Gs 这二个数据的来源是由美国通用研究公司(General Research Corporation)的 R.D. 希尔建立的精确的类闪电(Like Light-ning)模型,用仿真实验于 1971 年确立的,类闪电和自然界闪电并不严格等效,而且模型未考虑磁场随时间的变化率及磁场脉冲的形状,所以这两个数值只是作为一种估算的参考,在数量级上则是完全可信的。二十多年来集成电路已从 LSI 发展为 VLSI ,所以对磁场的敏感程度又有了提高。在这里要指出几个计算机防雷工作中需要注意的问题,这些问题对其它用 VLSI 组装而成的仪器设备也同样适用:(一) 一定要运用 LEMP 的基本原则。应该把它放在 1 区或 2 区里作好 LEMP 措施,切不可轻信各种推销消雷器或类似的防雷产品的宣传,因为这些商品违反了 LEMP的基本原则。(二) 要特别重视 PM ,要立足于这个参数来考虑它的屏蔽和避雷器的选用。上面提到的某一部门推荐使用的计算机专用避雷器,只强调 PD ,专为 PD 而研制的避雷器,就难以避免计算机的误动作。(三) 用在计算机的防雷的避雷器必需达到两种效果:一种是确保 PM 和 PD ,另一种是它的接入不影响仪器设备的工作性能。后一问题常常被生产防雷产品的公司和购买的用户所忽视,以致购用以后发现工作失常,不得不拆除。由于计算机等这一类仪器设备的输入电路的电学参数要求很严,避雷器的电学参数很难达到要求,即使国外进口的避雷器也不理想,所以计算机用的避雷器还不够理想,我们只能在市场上择优选购,不能迷信国外进口的商品。据作者所闻国内有的防雷公司的产品甚至有胜过舶来品的,如得到国家科委火炬办和中国气象局认可的四川中光防雷公司的这类产品。但是购用者必须在使用中检验它的实际效果。(四) 要考虑避雷器的响应时间的快慢。