CA1192324A - Poste telephonique d'abonne muni de dispositifs de protection contre les surtensions - Google Patents

Abstract

: Poste téléphonique d'abonné à commande électronique. Le poste téléphonique ,protégé en amont par deux résistances CTP 3 et 4 et une résistance VDR 5 couplées thermiquement, est protégé en aval du crochet 6 par un circuit limiteur de puissance 180 faisant également office d'interrupteur de courant de ligne par l'intermédiaire du circuit de transmission et de numérotation 16 actionné à partir du clavier digital 17 . Application à la téléphonie électronique.

Description

"Poste té:Léphonique d~onr1é muni. de dis~ositifs de protection contre les surtensior1s".

La présente inven-tlon concerne un p~ste tél.éphonic~le d'aL~onné
mulll, d'une par-t, d~m premier dispositif de protecti.or3 contre les sur-tenti.ons, connecté dans l.edit poste, aux entrées de ligne, et d'autre part, d'~m seconcl dlspositif de pro-tection, disposé en aval du crochet du combiné, destiné à limiter la puissanee appliquée à un eircuit éleetronique de transmission et de numérotation coopérant avec un c].avier à touches.
Si l'introduetion des circui-ts électron.iques dans les équipe-ments de téléeomnunication est la source de nombreux prc~3rès~ elle a renclu plus ar(~ue la soluti.on de certains probl.èmes de sécurité parmi les-q~1els on peut citer .1.a protection contre les surtensions.
En effe-t, la structure~ même des équipements éleetromécaniqL1es classiques leur permet de résister à des surtensi.ons de plusieurs dizaines, voire plusi.e.urs centaines de volts, ce qui autorise la mise en oeuvre de moyens de protection r-ustiques e-t efficaces -tels que des éclateurs. Il n'en est pas de merlle pour les équipements munis de circuits électroniques c~i ne supportent pas les surtensi.ons auparavant aclmises.
Cette situation a conduit à err~loyer des rnoyens cle protection, soi-t aetifs constitués par des ci.rcuits électroniques, soit passi.fs constitués par des composants à caractéristi~1es non linéaires.
Les circui'cs électroniques de protection, connus à ce jour, sont impropre~ à proteger con~plè-telnent un poste tél.éphoniqL1e d'abo~ é
car ils ne peuvent réslster à des surtensions impor-tantes telles que celles qui peu~en-t resulter, par exemple, du contact accidente1. cl'1lne ~5 llgJ1e -télephoni~e avec un câble de dis-tribu-tion d'électri.ci-té.
Ces n~yens passifs tels que les résistances à coe:Fficient de t:er1~iioll (~)R) et les résistances à coefficier1t de ten~E~?rature positif (C'rP) perrnettent une protection peu coûteuse e-t efficace. Il suffit, en effet., de disposer à l'ent.rée du pos-te d'alx)}mé deux résistances crP en 3U série dans chacun des conducteurs de li~jne et une VDR en p~rallèle en aval de celles-ci. In présence d'une surtensi.on de ligne, la résis-tance de la VDR chûte forterrlellt, ce qu:i fait circlller ~ courant important darls ~es CIL' dont .I'écr~ fenlerlt augmen-te considérablemen-t l'impédance .,' '~j~

~3~

de ligne.
Toutefois, la protection ainsi obtenue n'es-t pas cGmplète dans le cas où le poste d'abonné est muni de circuits électroniques;
on sait, en effet, que la procéc1ure d'appel d'un poste d'abonné a partlr du central s'effectue en appli(luant à la ligne une tension alternative à
50 Hz de l'ordre de 70 à 80 volts. Après décrochage du combiné, la tension con-tinue de ligne s'établit à environ 10 volts, tension a partir de laquelle sont al:unentés les divers circuits électroniques du poste d'abonné.
Si l'on désire conserver un fonctionnement non~al au circuit ; de sonnerie, il faut ~le la -tension de "coude" de la VDR ne soit pasinférieure à une centaine de volts, ce qui signifie qu'une surtension inférieure à cet-te valeur peut être appliquée, en position "décroché"
du cornbiné, aux circuits élec-troniques du poste d'abonné sans que les moyens de protection réagissent.
Si les circuits électroniques sont munis de moyens internes de limitation et de stabilisation de tension d'alimentation, il n'en reste pas moins vrai qu'une surtension prolongée peut entrainer la destruction d'un ou plusieurs circuits par surintensité.
Pour satisfaire aux exigences les plus sévères, on en vient à
utiliser, comme indiqué dans le brevet fran¢ais no. 2132175, deux dis~
positifs de protection, l'un limitant la tension aux entrées de ligne du poste téléphonique, l'autre disposé en aval du crochet du combiné, pour ahaisser encore la puissance admise aux circuits électroniques chargés de traiter les signaux de transmission et de numérotation.
Il reste que l'appareil, -tel que décrit dans ce document, peut encore être endommagé lorsqu'on applique à ses bornes une surtension E'rlongée .
Un des bu-ts de l'invention est de protéger un poste d'abonné
30 contre -toutes les possibilités de dérangement ou de destruc-tion résultant ; d'une sur-tension de n'irnporte quelle valeur.
Un autre but de l'invention est de mettre à profit une des formes de réalisa-tion du dispositif de protection pour effectuer la procédure de nurnérota-tion par coupures périodiques du courant de ligne.
Selon l'invention, un poste télép~lonique d'abonné ~ni, d'une part, d'~m premier dispositif de protection con-tre les sur-tensions, connecté dans ledit poste, aux entrées de ligne, et d'autre part, d'un second dispositif de protection, disposé en aval du crochet du combiné, , ~2~

dest:iné à limiter la puissance appliquée à un circuit électronic~le de -transmissic)rl et cle numérotation coopérank avec un clavier à touches, est notalrlrrlent :r~r~rquable en ce c~le ledit second dispositif de protectior est essent:Lel:Lem~nt const:i-tué par un circui-t électronlque dipole connecté en série à une des entrées dudit circui-t de transmission et de mlrnérotation, par l'intermédiaire d'un interrupteur de nurnérota-tion, ce circuit d.ipôle corr~ortan-t un prelrLier transistor dont le trajet principal de courant est raccordé à l'une des bornes du dipôle, par une résist,nce de mesure de courant, et à l'autre borne du dipôle, par une diode, forman-t avec un seeond transistor, de polarité inverse à celle du prerniex transistor, un miroir de courant alimentant l'élec-trode de coronande du premier transistor, -tandis qu'un troisième transistor est connecté en shunt sur l'électrode de cornnande du premier transistor, qui agit lorsc~le le courant traversant la résistance de mesure de courant attein-t une valeur prédéterrninée.
Selon ~ rr~de de mise en oeuvre avantageux, le circuit éleetro-niclue di.pô:Le comporte un quatrième transistor agissant sur l'électrode de eon~nde du premier transistor pour bloquer ce dernier lorsc~e la tension a~lx bornes du circuit dipôle dépasse un seuil de tension pré-déterminé~
Avantageusement, le circuit éleetronique dipôle limiteur depuissance comporte une borne auxiliaire d'interruption de courant reliée au circuit de -transmission et de numérotation. Aussi le eircuit électro-nique dipôle peut-il constituer également l'interrupteur de numéro-tation, la borne de commande de l'interruption de ligne étant reliée à
l'élec-trode de eo~nande du premier transistor par l'interm~diaire d'une diode .Eormc~lt miroir de courant avec ~Ln einquième -transistor.
Grâce à son temps de réponse très bref et à ses caractéris-ti~es parti.culières, le second disposi.tif de protection assure, en association avec le premier dispositif, une sécuri-té complète contre les s~Lrtentions longues ou brèves, que le cornbulé soit ou non décroehé.
~e plus, la structure de ce second dispositif de protection est simple rr~me dans le cas où il remplit également la fonction de numérotation par interruption pér:iodique du courant de ligne. On peut donc envisayer l'in-tégration c:le ce eircuit, soi-t sous forrrle séparée, soi-t encore sous ulle forme incorpvrée au circuit i.n-tégré de transmission/numérotat:ion~
I,a description qui va suivre, en regard des dessins annexées, fe:ra bien comprendre eomment l'invention peut etre réalisée.

3~
3a La figure 1 représente le schéma d'un poste d'a~onné
m~li de de~ clispositifs de protection.
L,a figure 2 représente ~me variante de réalisation du poste de la flgure 1 incorporant au second dispositif de protecti~n le systèrne de numérotation par interruptions périodi~ues du courant de ligne.
La figure 3 représente le schérna de principe d'ufl dispositif l.~niteur de couran-t équipant le poste d'abonné de la figure 1.
L,a figure 4 repréSellte la CaraCtériStifIue courant/tension du montage de la figure 3.
La figure 5 représente le schéma de principe d'un dispositif combiné l.lmiteur de courant/inter.rupteur équipant le poste d'abonné
de la figure 2.

. ". .,

2~

Sur la figure I, deux bornes 1 et 2 de branehement à
la ligne téléphonique sont connec-tées par deux résistances 3 et 4 à
coefficient de te~pérature positi~ (CTP) à une résistc~nee 5 à coeffl-cient de tens.ion (VDR), ces tro:is rés.istances étant eoupl~es thermi-quement~ Les plots cc~muns d'un double interrupteur de combiné 6(crochet) son-t reliés au pO.illt conlmun des résis-tanees 3 et 5, l'un directen~lt et l'autre par l'inter~lédiaire d'un condensateur de sonnerie 7 coopérant avec un circuit de sonnerie 8 disposé entre le plot de -travail en question du croehet ~ et le point comnun aux 0 résistances 4 et 5. Les deux entrées d'un pont de diodes 9, 10, 11, 12 sont connectées, l'une, ~ llautre plot de travail du crochet G et l'autre, au point ccmmun des résistances 4 et 5.
En-tre les bornes de sortie du pont 9, 10, 11, 12, est disposé un circuit 16 de transmission et de numérotation, dont une entrée comporte, en série, un circuit électronique dipôle 18 ayant le role de second dispositif de protec-tion, limiteur de puissance, ainsi qu'un inter.rupteur de numérotation 15. Le eircuit 16 est, par ailleurs, muni d'une entrée de numérotation reliée à un elavier à
touches 17, et d'une sortie de commande d'interruptions périodiques reliée à l'interrupteur 15.
A~straction faite du circuit dipole 18, dont la strueture et la fonction seront décrites ul-térieurement, le fonetionnen~nt du poste d'akonné de la figure 1 est le suivan-t: à l'état de repos, le crochet 6 est dans la position figurée sur le sehéma, ee qui permet à
un signal alternatif de sonnerie appllqué aux kornes 1 et 2 d'aetionner de eircuit 8 via le condensateur 7; lorsc~ue l'abomlé déeroche, le cireuit de sonnerie est interron~pu et la ligne est brenchée sur le circui-t 16 via le circui-t dipole 18 et l'in-terrupteur 15 en position "fermé"; la conmunication s'établit. En procédure d'appel, l'c~bonllé, après avoir décroché, compose le numéro de son correspondant sur le clavier 17, ce qui, après traitemen-t par le circuit 16, envoie des impulsions de commande à l'interrup-teur 15 afin d'effeetuer les coupures p~riodiclues du courant de ligne qui seront décodées par le cerltral .
~n fonctionnement normal, la valeur de la résistance à froid des crP 3 et 4 est suffisamment basse po~r etre consid~rée comme quasi néc31igeable devant l'inlpédance totale du poste d'c~bormé.
La valeur du seui.l de tension de la résistance VDR 5 est bien éviden~ent " ~r~
s choisie supérieure à la tension a].ternative de crête d'acti.onnement cle la sonnerie 8 qui est de l'orclre de 80 volts; dans ces conditions, si une surtension accidentelle se produit sur la ligne branchée aux bornes 1 et 2, la VDR 5 diminue fortenlent de valeur et un courant circule alors dans les crP 3 e-t 4.
Si la surtension est de très cour-te durée, la VDR 5 et les crP 3 e-t 4 n'ont pas le ten~s de s'échauffer et le fonctionnement nomlal est ré-tabli instantanénlen-t; par contre, si la surtension est pern~nen-te, deux cas peuvent se produire:
1. la surtension est de valeur suffisante pour provoquer dans les ~rP 3 et 4 le passage cl'un courant supérieur au seuil de basculement desdites CTP, en général plus de 100 milliamperes; dans ces conditi.ons, la résistance des CrP 3 et 4 crolt fortement et la protection est effective, 2. la surtension est de valeur insuffisante pour provoquer le passage d'un courant supérieur au seuil de kk-Asculement des crP, rnais né~lr,o.ins suffisant pour entra m er à terme la destruction par échauffement de la VDR 5.
Cette seconde éventuali-té est palliée par le couplage -thermique entre les crP 3 e-t 4 et la VDR 5, l'échauffement de cet-te dernière étan-t rapidemerlt cornmuniqué aux CTP, ce qui provoque leur basculemPnt.
En position de repos du crochet 6, le circuit de sonnerie 8 est ainsi parfaitement protégé contre toute surtension et toute surintensité.

Il n'en va pas de n~ne en position "décroché" pour les circuits clu pos-te d'a~onné clisE~sés en aval du crochet 6. En effet, la valc-ur de la surtension es-t limitée à environ 200 volts par la VDR 5 alors c~e la tension nominale d'alimentation du circuit 16 est de l'orc~e d'une dizaine de volts; il en résulte qu'une surtension prolongée en position "décroché" risque d'entrainer la destruc-tion du circuit 16 par surin-tensité au niveau des diodes Z~ler fixant les tensions internes de fonctionnement dudit circuit.
Selon l'invention, une telle éventualité est renclue 3s impossible par la présence du second dispositif de protection représenté par le circuit électronique dipôle 18 qui limite l'intensité
appliquée à :L'une des entrées du circuit 16.

2~

~ n 1'ab~ence de surtension, le circuit limiteur dipôle 18 se comporte com~ ~ule résistance pure de faible valeur vis-à-vis du courant consomné p~r le c:ircuit 16 en fonctionnemen-t no~mal; à
partir d'une certaine valeur de courant liée à la présence d'une sur-tension, celui-ci ne crolt plus tandis que la tension entre les bornes 19 et 20 continue de croitre jusqu'à une certaine valeur ou le courant devient brusquemen-t quasi nul; à ce mament, le circuit 18 se co~porte prati(luement comme un interrupteur à l'état ouvert don-t la tension aux bornes 19 et 20 est, de toutes façons, limitee par la VDR
amont 5. Dès la disparition de la surtension7 le circuit 18 retrouve ins-tantaném~nt ses caractéristiques antérieures.
Sur la figure 2, dont les références sont cc~munes avec celles de la figure 1, un circuit limiteur/interrupteur 180 est inter-calé entre la korne 19 et une h~rne 200 d'entrée de ligne du circuit 16, ledi-t circuit 180 comportant une korne de cc~mande 21 d'interruption.
Le circui-t 180 co~bine les fonctions de 1'interrupteur 15 et du circuit limiteur 18 de la figure 1; il se comporte en fonction-nement norrnal comme émetteur d'ir~pulsions de numérotation fournies par le circuit 16 lors de l'actionnement du clavier 17 par l'abonné
e-t, en présence d'une surtension, il assume la fonction de limitation de puissance de la fa~on décrite précédemnent.
Sur la figure 3, dont les références sont co~unes avec celles de la figure 1, le circuit limiteur 18 co~porte un premier transistor 22, de -type NPN dont le collecteur est relié à la cathode d'une diode 23, l'anode de cet-te dernière étant connectée à la korne d'entrée 19; l'é~tteur du transistor 22 est réuni à la korne de sortie 20 par ~ule résistance 24.
Un deuxième et un troisième transistors 25 et 2G, respectlveinent de types PNP et NPN, sont disposés en série entre les bornes 1~ et 20, les éme-tteurs étant respec-tivern~nt reliés à
ces dernières. Les bases des transistors 25 et 26 sont respectivement reliées, la première au collecteur du transistor 22 t et la seconde à
l'ér~tteur du n~ne -transistor.
Un quatrièJne transistor 27, de type NPN, a son érnet-teur directell!ent reLié à la borne 20, tanclis que le collecteur estré~i à la korne 19 par l'intermédiaire de deux résistances 28 et 29 en série.
Les collecteurs réunls des ~rois transis~ors 25, 26 et ~2~

27 sont reliés, d'une par-t à la base du transistor 22, et d'au-tre part à l'anode d'une cliode 30 dont la cathode est reliée au collecteur du transistor 22. La base du trcmsistor 27 est reliée, d'une part a la borne 20 par une résistance 31, e-t d'autre part à l'anode dlune di.ode Zener 32 dont la ca-thode es-t rél~ie au point commun des résis-tan-ces 28 et 29.
Le circuit 18 selc~n d'invention fonctionne de la fa~on suivante: à la mise sous tension, la base du -trcmsistor 22 est alimentée à travers les résistances 28 et 29, et le courant de collecteur du transis-tor 22 circu].e dans la diode 23 du miroir de courant constitué
par ladite diode et le transistor 25; le courant de collecteur du transistor 25 alimentant la base du transistor 22, l'ensemble se stabilise dans un état conducteur proche de la saturation ccmplète.
La diode 30, dont la présence est facultative, dérive une par-tie du courant de base du transistor 22, ce qui permet de réduire éventuelle~ent le temps de reblocage du circuit. Iorsque la chute de tension croIt aux bornes de la résistance 24, le transistor 26 con~ence à débiter et le courant de collecteur du transistor 25 se divise alors entre la base du transistor 22 et le collecteur du transistor 26; le débit du transistor 22 se s-tabilise et la tension entre les bornes 19 et 20 augmente. Ccmme le courant collecteur du transistor 26 se trou-~e en rapport imposé par le miroir de courant 23, 25, avec le courant collecteur du transistor 22, c'est en definitive l'ensemble de ces couran-ts qu:i se trouve stabilisé.
Lorsque la tension entre les bornes 19 et 20 dépasse la valeur clu produit de la tension de Zener de la diode 32 par R28R29-R-2-9 , le transi.stor 27 col~nence à débiter et arrive rapidement à
saturation, bloquant ainsi le transistor 22. Cet état de blocage sub-sis-te tant que la tension aux bornes de la diode 32 est suffisan-te pour qu'un courant circule dans la bc~se du transistor 27.
La figure ~ illustre les -trois ph~ses de fonctionnement du circuit de la figure ~.
Pour une variation entre zéro et 1,6 volt de la tension entre les ~ornes 19 et 20 correspondant au fonctionne~ t normal du poste téléphonique, la variation de courant es-t linéaiLe, la pente de cette variation étc~nt pratiquement déte.rminée par la valeur de la résistance 24.

~92~

A partir de 1,6 vol-t et jusqu'à une valeur de seuil yue l'on peut choisir, par exemple 124 volts, le courant cesse de cro.l.tre et est limité à environ 60 m~.
A 124 vol-ts, le courant chute brusquement e-t reste limité à ~ne valeur -très faible déterminée principalement par la courant de saturation du transi.s-tor 27 limité par les résistances 28 et 29 en série. La pLotec-tion est ainsi totale puisque le courant cir-culant entre les bornes 19 et 20 est pratiquement interro~pu au n~nent : où la puissance dissipée dans le circuit risquerait ~ la longue d'entra~ner la destruction de celui-ci.
Sur la figure 5~ dont les références sont con~nes avec celles des figures 1, 2 et 3, le circuit combiné li~iteur/inter-rupteur 180 comporte les nêmes composants agencés de la n~ne fa~on que le circuit 18 de la figure 3 auxquels a été adjoint un transistor de commande 33, de type PNP dont le collecteur est directement connecté
à la borne de sor-tie 200 et don-t l'émetteur est, par ailleurs, relié
à la base du transistor 22 et a~K collecteurs réunis des transistors 25, 26 et 27.
La base du transistor 33 est reliée, d une part à la bonle 21 de cc~ande d'inter m ption, et d'autre part à la cathcde d'une diode 34 ~ont l'anode est réunie à l'émetteur.
Lorsque la borne 21 est à un potentiel légèrement supérieur à celui de la ~rne de sortie 200, le transistor 33 est bloqué et le circuit limi-teur fonctio~e de la même fa~on que le circuit 18 de la figure 3. Si la borne de ccn~ande 21 est portée à une tension négative par rapport à la borne 200, le transistor 33 est po.rté à saturation, ce qui a pour effet de blc~luer le -transi.s-tor 22, et partant d'inter-rompre de courant circulant entre les bornes 19 et 200; il suffit donc d'appliquet à la borne 21 des impulsions de tension négative compatibles en durée, noll~re et ryt~ e avec les si.gnaux normalisés de numéro-tation pour obtenir :la c~ ~ mication avec un correspondant~

Claims (3)

REVENDICATIONS

1. Poste téléphonique d'abonné muni, d'une part, d'un premier dispositif de protection contre les surtentions, connecté dans ledit poste, aux entrées de ligne, et d'autre part, d'un second dispositif de protection, disposé en aval du crochet du combiné, destiné à limiter la puissance appliquée à un circuit électronique de transmission et de numérotation coopérant avec un clavier à touches, caractérisé en ce que ledit second dispositif de protection est essentiellement constitué par un circuit électronique dipôle connecté
en série à une des entrées dudit circuit de transmission et de numérotation, par l'intermédiaire ?'un interrupteur de numérotation, ce circuit dipôle comportant un premier transistor dont le trajet principal de courant est raccordé à l'une des bornes du dipôle, par une résistance de mesure de courant, et à l'autre borne du dipôle, par une diode, formant avec un second transistor, de polarité inverse à
celle du premier transistor, un miroir de courant alimentant d'électrode de commande du premier transistor, tandis qu'un troisième transistor est connecté en shunt sur l'électrode de commande du premier transistor, qui agit lorsque le courant traversant la résistance de mesure de courant atteint une valeur prédéterminée.

2. Poste téléphonique d'abonné selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit électronique dipôle comporte un quatrième transistor agissant sur l'électrode de commande du premier transistor pour bloquer ce dernier lorsque la tension aux bornes du circuit dipôle dépasse un seuil de tension prédéterminé.

3. Poste téléphonique d'abonné selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit électronique dipôle constitue également l'interrupteur de numérotation, une borne de commande de l'interruption de ligne étant reliée à l'électrode de commande du premier transistor par l'intermédiaire d'une diode formant miroir de courant avec un cinquième transistor.