home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ WINMX Assorted Textfiles / Ebooks.tar / Text - Tech - 11 Myths of Surge Protection.txt < prev    next >
Text File  |  2003-07-16  |  20KB  |  257 lines

  1. 11 Myths of Surge Protection 
  2.                               11 Myths of Surge Protection
  3.                               by Wendell H. Laidley
  4.                               Myth #1. ANY SURGE PROTECTION IS BETTER THAN NO 
  5.                               SURGE PROTECTION. 
  6.                               This is perhaps the most reasonable, yet the most 
  7.                               misleading of all. With no surge protection at 
  8.                               all, incoming surges will hit only the computer's 
  9.                               power supply (which is considerably more surge 
  10.                               tolerant than the data line circuitry), and will 
  11.                               not affect the system ground level at all. Since 
  12.                               shunt surge suppressors divert power line surges 
  13.                               into data lines, using the wrong type of surge 
  14.                               suppression can actually cause failures throughout 
  15.                               the network. Thus the network is likely to be 
  16.                               better off if individual nodes have no surge supp- 
  17.                               ressor than if they have ones that shunt 
  18.                               power-line surges into data-lines. 
  19.                               Myth #2. A UPS WILL PROVIDE DEPENDABLE SURGE 
  20.                               PROTECTION. 
  21.                               Because a UPS costs far more than a surge 
  22.                               protector, it is often assumed to provide better 
  23.                               surge protection. However, virtually all UPS units 
  24.                               designed for microcomputers simply combine an 
  25.                               inexpensive MOV surge suppressor with a battery 
  26.                               backup power source. The MOV surge protection is 
  27.                               designed primarily to protect the UPS's own 
  28.                               circuitry, and diverts incoming surges to ground, 
  29.                               just like a common surge protector. Unfortunately, 
  30.                               once the surge hits the UPS ground, it will then 
  31.                               couple directly into the computer's data lines. 
  32.                               Since many microcomputer UPSes are used in the 
  33.                               context of local area networks, this problem must 
  34.                               be addressed or the UPS will endanger the network 
  35.                               data line. Some UPS makers show how surges which 
  36.                               encounter the UPS battery are effectively 
  37.                               eliminated. This is true for those surges which 
  38.                               actually reach the battery; but most are diverted 
  39.                               away from the UPS circuitry to ground before they 
  40.                               ever reach the battery. Thus the belief that the 
  41.                               battery in a UPS is an effective surge sink is not 
  42.                               entirely relevant or dependable. Just like the 
  43.                               basic surge suppressor, the UPS protects the 
  44.                               computer power supply; but in doing so, it 
  45.                               endangers the data lines. Another problem with 
  46.                               UPSes is the existence of an alternative surge 
  47.                               path around the battery and inverter. So called 
  48.                               standby UPSes normally provide direct utility 
  49.                               power to the computer, with only the MOVs at the 
  50.                               UPS power inlet offering any surge protection. 
  51.                               On-line UPSes generally have a bypass circuit to 
  52.                               enable utility power to flow directly to the load 
  53.                               in the event of UPS failure. Both these circuits 
  54.                               provide paths for incoming surges. In the case of 
  55.                               the standby UPS, the surge must pass through the 
  56.                               transfer switch. These switches are often 
  57.                               solid-state components with modest tolerance for 
  58.                               high energy surges, so they may not prevent a 
  59.                               surge from passing through. 
  60.                               Myth #3. TRANSFORMERS ARE THE BEST SURGE 
  61.                               PROTECTORS. 
  62.                               Transformers are designed to transmit power, not 
  63.                               to suppress it. The two major advantages of 
  64.                               transformers are their surge-absorbing mass (tech- 
  65.                               nically, their leakage inductance) and their 
  66.                               availability as a complete subassembly, which 
  67.                               eliminates the need to design a custom 
  68.                               surge-processing circuit. And while the 
  69.                               transformer's leakage inductance offers some surge 
  70.                               protection, it provides much less than would 
  71.                               inductors designed spec- ifically for surge 
  72.                               suppression. In fact, a transformer is far from 
  73.                               being an ideal surge suppressor, and it presents 
  74.                               significant disadvantages, including ringing, 
  75.                               regulation, increased source impedance, and 
  76.                               efficiency loss. Transformers also have 
  77.                               substantial parasitic capacitance to ground, and 
  78.                               this can couple surges to ground. Finally, 
  79.                               transformers used for surge protection often 
  80.                               incorporate MOVs, since the transformer itself may 
  81.                               be unable to handle the higher voltages in surges. 
  82.                               The often-cited benefit that isolation 
  83.                               transformers protect against common-mode surges is 
  84.                               some- what of a red herring when applied to 
  85.                               computers, as will be discussed under myth 5. 
  86.                               Myth #4. VOLTAGE-REGULATING TRANSFORMERS ARE 
  87.                               HELPFUL WITH COMPUTERS. 
  88.                               Most modern desktop computers use switch-mode 
  89.                               power supplies rather than older style, linear 
  90.                               designs. A switch-mode power supply draws from the 
  91.                               AC power line only as much energy as it requires 
  92.                               to maintain its output power. In this sense it 
  93.                               responds spontaneously to voltage fluctuations. If 
  94.                               the line voltage drops, the power supply draws 
  95.                               current for a longer period, until it replenishes 
  96.                               the energy it put out since the previous cycle of 
  97.                               the power wave. Because of this natural ability to 
  98.                               accommodate varying source voltages, a switch-mode 
  99.                               power supply gain no benefit from a voltage 
  100.                               regulating transformer. However, switch-mode power 
  101.                               supplies are more sensitive to source impedance 
  102.                               than source voltage, and the increased impedance 
  103.                               inserted into the line by the transformer may 
  104.                               actually hinder the power supply by restricting 
  105.                               the current available. A tap-switching, 
  106.                               voltage-regulating transformer may also introduce 
  107.                               noise if the tap switch hunts back and forth 
  108.                               between adjacent output taps. Computer switch-mode 
  109.                               power supplies often have a wider tolerance for 
  110.                               input voltage than do regulating transformers 
  111.                               themselves. Thus the primary benefit of a voltage 
  112.                               regulating transformer is its leakage inductance, 
  113.                               which is much less than that of an isolation 
  114.                               transformer, but the regulator introduces 
  115.                               offsetting disadvantages. Moreover, the 
  116.                               transformer's promary function, voltage 
  117.                               regulation, offers no material benefits. 
  118.                               Myth #5. COMMON-MODE SURGES CAUSE COMPUTER 
  119.                               PROBLEMS. 
  120.                               Just as modern switch-mode power supplies 
  121.                               compensate spontaneously for voltage variations, 
  122.                               they also naturally attenuate common-mode noise 
  123.                               (i.e., voltage differences between the neutral and 
  124.                               ground lines). Desktop computers have five orders 
  125.                               of magnitude of common-mode noise attenuation 
  126.                               built-in, from the EMI/RFI filter and the high 
  127.                               frequency isolation transformer in the power 
  128.                               supply. Low-voltage, low-frequency ground 
  129.                               potential differences will not cause disruption or 
  130.                               damage, because the primary cause of disruption is 
  131.                               coupling, which depends on frequency and 
  132.                               amplitude. Computers are inherently immune to 
  133.                               common-mode disturbances below a certain 
  134.                               threshold, but problems occur when high- enregy 
  135.                               incoming normal=mode surges (i.e., differences 
  136.                               between the hot and neutral lines) are converted 
  137.                               to common-mode surges by the action of shunt surge 
  138.                               suppressors. Surges originating from outside your 
  139.                               building are always normal mode, since neutral and 
  140.                               safety ground lines are tied together to an earth 
  141.                               ground at the service entrance. Keeping shunt 
  142.                               surge suppressors off circuits powering computers 
  143.                               will eliminate the conversion from normal mode to 
  144.                               common mode. 
  145.                               Myth #6. COMPUTER MODEM DAMAGE IS CAUSED BY SURGES 
  146.                               ON THE PHONE LINE. 
  147.                               The phone line is a high-impedance circuit which 
  148.                               cannot support high energy surges, so they die 
  149.                               away rapidly after the inducing source (e.g., 
  150.                               lightning) disappears. In contrast, the 
  151.                               low-impedance power- line provides an ideal 
  152.                               propagation network for high-energy surges. Also, 
  153.                               the telephone service entrance is protected to 
  154.                               under 300 volts, while power-line surges can reach 
  155.                               6000 volts before they will arc over in 110-volt 
  156.                               fixtures. Most computer modem damage is caused 
  157.                               when high energy power-line surges are diverted to 
  158.                               the reference ground and coupled into the digital 
  159.                               side of the modem. This elevated voltage then 
  160.                               seeks the phone line ground reference on the 
  161.                               analog side of the modem and arcs through the 
  162.                               modem. As a corollary to this, phone- line 
  163.                               protectors which provide shunts to the power-line 
  164.                               ground (commonly found as cube taps which provide 
  165.                               two phone line jacks that plug into a 110-volt 
  166.                               receptacle) may introduce more disturbance to the 
  167.                               phone line than they relieve, creating more 
  168.                               problems than they solve. 
  169.                               Myth #7. SIGNAL GROUND IS ISOLATED FROM CHASSIS 
  170.                               GROUND. 
  171.                               Some manufacturers attempt to isolate signal 
  172.                               ground from frame ground, but all such isolation 
  173.                               configurations have coupling coefficients and 
  174.                               dynamic ranges which are likely to be exceeded by 
  175.                               high-energy surges. The effectiveness of most such 
  176.                               isolation circuits is generally limited to 
  177.                               short-duration, low-energy noise. 
  178.                               Myth #8. THE ONLY RISK FROM THE POWER LINE IS 
  179.                               HARDWARE DAMAGE. 
  180.                               Computers are vulnerable to data alterations as 
  181.                               bit streams pass through microprocessors. Stray 
  182.                               power surges can alter data or programs, causing 
  183.                               data errors or lock-ups which cannot be traced. 
  184.                               The consequential cost of such soft damage can be 
  185.                               very high, especially if errors are not found and 
  186.                               data files are contaminated. 
  187.                               Myth #9. SURGE PROTECTORS ARE PERMANENT DEVICES. 
  188.                               Most point-of-use surge protectors use metal oxide 
  189.                               varistors as their primary protection component. 
  190.                               Despite all its strengths, this inexp- ensive (15 
  191.                               cent) component wears out a little with each surge 
  192.                               above a very modest threshold... a threshold that 
  193.                               is exceeded mant times a day in most environments. 
  194.                               Unfortunately, the race among surge protector 
  195.                               manufacturers to provide the "best" protection 
  196.                               (i.e., the lowest let- through voltage) has led 
  197.                               them to use lower voltage MOVs which age faster 
  198.                               and fail sooner. The normal failure mode for an 
  199.                               MOV is overheating, and they have been known to 
  200.                               cause fires. Thus MOVs wear out and should be 
  201.                               replaced periodically. Unfortunately, equipment to 
  202.                               test MOVs is very expensive (on the order of 
  203.                               $20,000). Indicator lights purporting to show that 
  204.                               protection is operational ,are not always 
  205.                               reliable; in fact, those are sometimes wired 
  206.                               across the power line and thus only indicates that 
  207.                               the power line is live. 
  208.                               Myth #10. NOTHING CAN STOP LIGHTNING. 
  209.                               While this simple statement is true in absolute 
  210.                               terms, it is misleading for all but the rarest of 
  211.                               cases. Two important factors limit damage from 
  212.                               lightning. First, a direct lightning strike is 
  213.                               extremely rare, although in that event equipment 
  214.                               may be destroyed and people killed. But lightning 
  215.                               normally manifests itself in the power line as 
  216.                               induced currents caused by the lightning's 
  217.                               magnetic field. Thus we normally need only deal 
  218.                               with the induced surge, not the lightning strike 
  219.                               itself, and the energy of that induced surge will 
  220.                               be limited by the capacity of the conductor to 
  221.                               carry the surge energy. The second factor is that 
  222.                               surge voltages are limited to 6000 volts because 
  223.                               any higher voltage will cause 110-volt circuit 
  224.                               fixtures to arc. Thus surge protectors need only 
  225.                               deal with voltages up to 6000 volts, and currents 
  226.                               determined by the circuit imp- edance. There are 
  227.                               surge protectors available which suppress surges 
  228.                               up to 6000 volts and unlimited current to under 
  229.                               250 volts without degradation, and without 
  230.                               disturbing the critical reference ground. 
  231.                               Myth #11. YOU GET WHAT YOU PAY FOR. 
  232.                               The assumption that higher priced surge protectors 
  233.                               provide greater effect- iveness and reliability is 
  234.                               often not valid. Almost all surge suppressors 
  235.                               priced under $200 rely on the same fundamental MOV 
  236.                               components. Much of the supplementary circuitry is 
  237.                               actually peripheral to the surge protection 
  238.                               function, such as lights and switches, or it 
  239.                               provides a minimal level of noise filtering that 
  240.                               will be ineffectual in the face of an actual 
  241.                               surge. Many users would be just as well served 
  242.                               with a $3 hardware store MOV protector that they 
  243.                               discard and replace periodically, as they would 
  244.                               with an expensive protector using the same MOVs, 
  245.                               which will also wear out. 
  246.                               Written by Wendell H. Laidley, President, Zero 
  247.                               Surge Inc. 
  248.                                
  249.                               To the best of our knowledge, the text on this 
  250.                               page may be freely reproduced and distributed.
  251.                               The site layout, page layout, and all original 
  252.                               artwork on this site are Copyright ⌐ 2002 
  253.                               totse.com.
  254.                               If you have any questions about this, please check 
  255.                               out our Copyright Policy.
  256.  
  257.