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[국내논문] 기생 인덕턴스를 고려한 항공기 탑재장비의 간접낙뢰 보호회로 설계
Design of Lightning Induced Transient Protection Circuit for Avionics Equipment Considering Parasitic Inductance 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.21 no.5 = no.86, 2017년, pp.459 - 465  

심용기 (LIG넥스원 항공연구소) ,  조성진 (LIG넥스원 항공연구소) ,  김성훈 (LIG넥스원 항공연구소) ,  박준현 (LIG넥스원 항공연구소) ,  한종표 (국방과학연구소 제7기술연구본부)

초록
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본 논문에서는 간접낙뢰로 인한 항공기 탑재 장비의 손상을 방지하기 위한 간접낙뢰 보호회로의 설계시 고려해야 하는 사항들을 설명한다. 낙뢰로부터 유도된 서지 전압은 항공기 전기 전자장비의 기능 장애나 손상을 가져오는데 이것을 낙뢰의 간접영향이라 한다. 이러한 항공기의 낙뢰 간접영향으로부터 항공전자 장비를 보호하기 위해서는 항공기에 가해진 낙뢰로 인한 영향성을 분석하고 이에 따른 보호 설계를 각각의 장비에 적용한다. 설계된 간접낙뢰 보호회로는 PCB와 TVS다이오드에 기생하는 인덕턴스로 인해 의도치 않은 결과를 가져올 수 있다. 본 논문에서는 간접낙뢰 보호회로를 구성하는 요소들에 기생하는 인덕턴스를 고려한 보호회로 설계 방법을 소개한다. 또한 설계된 보호회로의 유효성 확인을 위해 수행한 낙뢰 간접영향 검증시험 결과를 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we introduce the design consideration of the lightning induced transient protection circuit for the indirect lightning strike on the avionics equipment. The lightning induced surge voltage, which is so-called as indirect effects of lightning, may cause a functional failure or physical...

Keyword

#Lightning induced transient   #Indirect lightning   #RTCA DO-160G section22   #Lightning protection   #Parasitic Inductance  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 항공기 탑재 장비의 간접낙뢰 보호회로에서 발생하는 기생 인덕턴스로 인한 영향을 분석하고 개선된 설계를 제안하였다. 또한 개선한 보호회로의 검증을 항공기 탐재장비의 간접 낙뢰 시험에 적용하는 실제 파형을 적용하여 검증하였다.

가설 설정

  • 간접낙뢰 보호회로를 구현하는 모듈의 PCB 두께를 3.2T 로가정하고, PCB 비아의 기생 인덕턴스를 구하면 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
낙뢰에 대한 대책으로 가장 보편적인 방안은 무엇인가? 낙뢰에 대한 대책으로 가장 보편적으로 사용되는 방안은 TVS 다이오드를 장비의 입력단에 배치하는 방안이다. 항공기동체가 낙뢰에 피격 시 낙뢰로 인해 유도된 서지성 전압이 항공기 탑재 장비의 핀이나 케이블을 통하여 입력되는데, 이러한 외부의 순간적인 Stress를 입력단의 Protection 회로에 의하여 억압시켜 내부 회로를 보호하는 방식이다.
TVS 다이오드를 장비의 입력단에 배치하는 방안은 어떤 방식인가? 낙뢰에 대한 대책으로 가장 보편적으로 사용되는 방안은 TVS 다이오드를 장비의 입력단에 배치하는 방안이다. 항공기동체가 낙뢰에 피격 시 낙뢰로 인해 유도된 서지성 전압이 항공기 탑재 장비의 핀이나 케이블을 통하여 입력되는데, 이러한 외부의 순간적인 Stress를 입력단의 Protection 회로에 의하여 억압시켜 내부 회로를 보호하는 방식이다. [1]
항공기 탑재 장비의 간접낙뢰 보호회로를 구성하는 방법에는 무엇이 있는가? 항공기 탑재장비에 간접낙뢰 보호회로를 구성하는 방법에는 케이블을 쉴드타입으로 사용하거나 MOV(metal oxide varister)를 이용하는 방법 등 여러 가지 방안이 있지만, 크기와 무게, 데이터 통신의 왜곡등을 고려하여 일반적으로 양방향(bi-direction) TVS다이오드를 적용하여 정극성/부극성으로 인가되는 간접낙뢰로 인한 서지로부터 장비를 보호하도록 설계한다.[2]
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참고문헌 (11)

  1. Y. H Cheon, S. P. Lee, and J. H. Park, "Considering the multi-purpose display designed for aircraft lightning protection," Journal of Advanced Navigation Technology(JANT), Vol. 18, No. 5, pp. 445-454, Oct. 2014 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. S. H. Han, "Certification of aircraft system and avionics equipment against lightning indirect effect," Aerospace Engineering and Technology, Vol. 4, No. 1, pp. 248-259, Jul. 2005 

  3. Y. G Sim, T. S. Ahn, J. H. Park, J. P. Han, and S. H. Yang, "Development and verification of lightning induced transient protection device for avionics computer," Journal of Advanced Navigation Technology(JANT), Vol. 19, No. 5, pp. 395-402, Oct. 2015 

    원문보기 상세보기 crossref

  4. Radio Technical Commission for Aeronautics Inc : RTCA/DO-160G, Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment, Section22 Lightning Induced Transient Susceptibility, RTCA, Inc : 1828 L Street, NW Suite 805 Washington, DC 20036, pp. 22-1-22-42 , Dec. 2010. 

  5. Guy Yater, ESD Protection Layout Guide, Texas Instruments, 75265 Dallas, Texas, SLVA680, Feb, 2015 

  6. RF Design Guidelines:PCB Layout and Circuit Optimization, SEMTECH, 200 Flynn Road Camarillo, CA, AN 1200.04, 2006 

  7. Application Hints for Transient Voltage Suppression Diode Circuits, ON Semiconductor, 19521 E. 32nd Pkwy, Aurora, Colorado, AND8232/D Rev.1, May 201.6 

  8. PCB Design Guidelines that Maximize the Performance of TVS Diodes, ON Semiconductor, 19521 E. 32nd Pkwy, Aurora, Colorado, AND8230/D Rev.2, May 2016. 

  9. Mel Clark, Lightning Protection for Aircraft per RTCA/DO-160D and ARINC 429 Protocol, Microsemi Corporation, Scottsdale, AZ, MicroNote 126, 2004 

  10. TVS Diode Surface Mount - 1000W > 1KSMB series, Littlefuse Inc : 8755 Higgins Rd #500, Chicago, IL 60631, pp. 60-65, Oct. 2014. 

  11. TVS Diode Surface Mount - 5000W > 5.0SMDJ series, Littlefuse Inc : 8755 Higgins Rd #500, Chicago, IL 60631, pp. 90-95, Oct. 2014. 

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