CN1259256A - 住宅保护服务中心 - Google Patents

Abstract

住宅保护服务中心设备可提供:交流电力线的过电压保护、电话语音线的过电压和过电流保护、高速数据线的过电压和过电流保护和同轴传输线的过电压保护,所有保护装置都连接于一共用接地件。

Description

住宅保护服务中心

相关申请

本申请是1997年6月3日提交的08/868,351申请的部分继续申请。

发明背景

1.发明领域

本发明涉及用于保护交流电力线、电话线和同轴传输线的设备，更具体地说，涉及可为采用一共用接地件的多种线路提供保护的设备。

2.相关技术的讨论

如今，由于从某人家里进行电信办公和电子商务已变得越来越平常，所以很多家庭都采用了敏感的电子设备。除了具有昂贵视/听设备的家庭娱乐中心之外，很多家庭现在都拥有了个人计算机、调制解调器、打印机、复印机、传真机、电话应答系统和家庭安全系统。这些敏感的电子设备通过电话线(语音线路和高速数据线路)、同轴传输线(有线电视和卫星圆盘天线)和交流电力线等连接于外界。

已经有了家用电缆接线标准，如EIA/TIA 570标准和用户电子总线(CEBus)。这些标准涉及第3类和第5类的无屏蔽双绞线电缆和同轴电缆。这些标准在“工作现场布线’96版(Cabling The Workplace’96)”一书第769页一第800页上有所描述。

各大公司最近已经开始提供符合CEBus标准的完全的家用接线系统。其中一个例子是，由Lucent Technologies提供的HomeStar接线系统。按照LucentTechnologies的文献，HomeStar系统“结合了很大范围的通信和家庭自动化技术—从人机对话的家庭娱乐和个人通信一直到安全和环境管理系统。”然而，HomeStar系统没有为在该系统中采用的各种电线(RG6同轴电缆，第3类和第5类的无屏蔽双绞线电缆)提供过电压保护。

闪电是住宅线路的过电压状况的一个主要来源。过电压状况主要由直接的雷击造成，或者可以由附近的雷击而在交流传输电线内感应生成。据估计，在美国，每年有超过9千万次的雷击。当然，只有很小一部分会击中建筑物，但每年仍有数以千计的家庭和企业由于雷击而遭受损害或破坏。在1990年，据称住宅雷击的损失超过1亿美元。这个数字会随着家庭购买更高级的电子设备而增加。

过电压状况还可以由于电力线交叉而产生，例如因车辆撞上一电线杆(utility pole)而造成。瞬变电压(电压峰值)是在电力公司使电容器组切换成在线或离线以修正功率因数时产生的。瞬变电压也可以在例如电动机等电感负载切换时在家庭住宅内产生。瞬变电压还可以由于非电感负载的切换而产生，并且可以在家庭线路中感应生成。

对电话线的主要过电压保护是由安装在家庭住宅外侧的网络接口装置内的电涌放电器来提供的。请参见1990年12月19日授予Collins等人的美国专利4,979,209的图3中的装置73。这些过电压保护装置的接地工作是通过将接地线在安装时引入罩壳内并在端子71A处附连于接地母线71而实现的。

携带有线电视信号的同轴传输电线也可以通过安装在家庭住宅外的网络接口装置来引入一家庭住宅。请参见1995年2月28日授予Schneider等人的美国专利3,394,466。如该专利的图1所示，同轴电缆是这样接地的，即，将一接地条228从模块220连接至接地母线71，该接地母线连接于接地线。请参见第4栏，第50-54行。用于保护同轴传输线免遭过电压状况的同轴电涌放电器也是已知的。请参见在1986年10月7日授予Guichard的美国专利4,616,155和在1996年10月15日授予Chaudhry的美国专利5,566,056。

很多家庭主人试图借助插接式电涌抑制器来保护他们昂贵的电子设备。虽然这些设备可以对家庭住宅内产生的低能量的瞬变提供某些保护，但它们不能保护设备免遭由雷击引起的较大幅度的脉冲。另外，插接式的电涌抑制器通常远离供电线引入建筑物处的接地线。电涌抑制器实际上只是和与其连接的接地件起一样的作用。1984年3月20日授予Cawley的美国专利4,438,477中示出了一种能保护交流电力线和电话线的插接式电涌抑制器。

发明概要

本发明提供了一种综合的住宅保护服务中心，它能为交流电力线提供过电压保护，能为电话语音线路提供过电压和过电流的保护，能为高速数据线提供过电压和过电流的保护，并且能为同轴传输线提供过电压保护。还可以包括一交流电度表的这种住宅保护中心将所有保护装置连接于一共用接地件。结果是，可以获得一个其保护装置使用起来更有效、并且所有保护装置都连接于一共用接地件的保护系统。结合该住宅保护服务中心，还可以利用插接式的过电压保护装置。

我们在说明书后面的权利要求书中更特别指出了本发明要求保护的内容。通过以下结合附图所作的说明，可以更清楚地了解本发明，包括其操作方法以及各种优点，附图中相同的标号标识相同的构件。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的一个外装式住宅保护服务中心的平面图，其中检修盖处于闭合位置；

图2是图1所示住宅服务保护中心的平面图，其中检修盖已被去除；

图3是图1之住宅服务保护中心的第一接地配置的示意框图；

图4是图1之住宅服务保护中心的第二接地配置的示意框图；

图5是图1之住宅服务保护中心的第三接地配置的示意框图；

图6是用于本发明的一个同轴电涌放电器的剖视图；

图7是用于本发明的一个用户桥接模块的可切换电插座的示意图；

图8是用于图7所示可切换电插座的一组电触片的立体图；

图9是与图8所示的那组电触片立体图，但是这些电触片处于其测试位置；

图10是根据本发明第二实施例的一个内装式住宅服务保护中心的立体图；

图11是图10所示住宅服务保护中心的示意框图；

图12是根据本发明第三实施例的一个内装式住宅服务保护中心的立体图；

图13是图12所示住宅服务保护中心的示意框图；

图14是根据本发明第四实施例的一个内装式住宅服务保护中心的立体图；

图15是图14所示住宅服务保护中心的示意框图；

图16A是用于本发明的一个高速数据线的过电压/过电流保护电路的示意图；

图16B是用于本发明的另一个高速数据线的过电压/过电流保护电路的示意图；

图17A是用于本发明的一个电话语音线的过电压/过电流保护电路的示意图；

图17B是用于本发明的另一个电话语音线的过电压/过电流保护电路的示意图；

图18是根据本发明第五实施例的一个外装式住宅保护服务中心的立体图，其中检修盖处于闭合位置；

图19是图18所示住宅服务保护中心的立体图，其中检修盖已被去除，而且网络接口装置上的盖子处于闭合位置；

图20是图18所示住宅服务保护中心的立体图，其中检修盖已被去除，而且网络接口装置上的盖子处于开启位置；

图21是用于图2、10、12和18的所示住宅服务保护中心的交流电力线的过电压保护器之示意图。

对较佳实施例的描述

图1示出了根据本发明一实施例的一个外装式住宅服务保护中心。它包括一具有一交流电度表12的罩壳10。该罩壳具有一客户检修盖18、一公用事业公司的检修盖14和一由用户和公司共享的盖子16。

图2示出了图1所示的住宅服务保护中心，其中公用事业公司和客户检修盖被去除。罩壳10可接纳一包含交流电力线20a和20b以及连接于交流电度表底盘22的输入侧的中性线20c。还有一个可作为共用接地件的接地导体32连接于交流电度表底盘22。中性线20c和20f连接于接地导体32。在安装时，把一接地线30引入罩壳，并通过一合适的电连接件40将其连接于接地导体32。电线20d和20e将交流电度表底盘22的输出侧连接于客户ON/OF开关50的输入侧，开关50可允许客户切断对住宅的电力供应。开关50的输出侧通过一断路器面板或保险丝盒而连接于客户电力分配网络。

罩壳10还可以包含一用于保护交流电力线免遭过电压状况的交流过电压保护器48。过电压保护器48通过一接地导体34连接于电度表12的住宅侧以及接地导体32。交流过电压保护器48可以例如是由N.Y.Copiague的TII工业股份有限公司制造的EMC 240A型或EMC 240B型的电涌抑制器。交流过电压保护器48可以包含发光二极管指示器48a、48b，它们可以在对各交流电线保护失效时发出指示信号。

除了交流电力线之外，罩壳10还可以接纳包含能携带语音和/或数据信号的电话公司(“telco”)线的电缆24。该电话公司线连接于可保护电话公司线的过电压保护装置42(它还可以提供过电流保护)。合适的过电压保护装置可以是由N.Y.，Copiague的TII工业股份有限公司制造的MSP 350型的装置。合适的过电压和过电流保护装置可以是由N.Y.，Copiague的TII工业股份有限公司制造的356 M3型的装置。电话公司线还连接于客户桥接模块44，该模块将电话公司线和客户线相互连接。客户桥接模块44最好包括一个RJ-11型插座60，如下文详细描述的那样，该插座可以在电话公司线和客户线之间提供一分隔点。该过电压保护装置42连接于一接地导体36，该导体连接于共用接地导体32。

罩壳10还可接纳一同轴传输线26，该传输线可携带来自有线电视公司或卫星圆盘天线的视频信号。同轴传输线连接于一同轴连接器52，该连接器最好包括一同轴电涌放电器，例如由N.Y.，Copiague的TII工业股份有限公司制造的E210型放电器。该同轴电涌放电器将在下文中详细描述。同轴连接器安装在一个接地导体38上，该导体可以采取如图2所示的接地板形式。同轴接地导体38在点40处连接于接地导体32，接地导体32在点40处连接于接地线30。在接地导体38上还安装了一个同轴分路器54，它将输入的同轴传输线分成四股输出的同轴传输线。同轴分路器54可以包括一放大器，以便补偿由于信号分路而造成的信号衰减和/或与输入和输出的同轴传输线的阻抗相匹配。

图3至图5示出了可用于本发明之住宅保护服务中心的各种接地配置。由于图3至图5的重点在于接地，所以罩壳10内的各种构件在图3至图5中用实线或虚线表示。其中，交流电度表底盘22、交流电涌抑制器48和同轴接地导体38用实线表示，而电话线电涌放电器42和同轴连接器52用虚线表示。

在图3中，接地导体32是主接地母线，它连接在交流电度表底盘22和接地线30之间。接地导体34连接在接地母线32和交流电涌抑制器之间，接地导体36连接在接地导体32和电话线电涌放电器42之间，而显示为一跨接线的接地导体56则将同轴接地板38连接于接地线30与接地母线32的连接点40。于是，同轴接地板直接连接于接地线，不是通过用于接地电话线电涌放电器42的接地导体36连接于接地线。

在图4中，接地导体32是主接地母线，它连接在交流电度表底盘22和接地线30之间。接地导体34连接在接地母线32和交流电涌抑制器48之间，而接地导体36连接在接地母线32与电话线电涌放电器42和同轴接地板38之间。在图4中，同轴接地板通过和用于接地电话线电涌放电器42相同的接地母线36连接于接地线。

在图5中，接地导体32是主接地母线，它连接在交流电度表底盘22与接地线30之间。接地导体34连接在接地母线32和交流电涌抑制器48之间，接地导体36连接在接地母线32和电话线电涌放电器42之间，而同轴接地板38连接在接地线30与接地母线32的接点40和接地母线32与交流电度表底盘22的接点之间。在图5和图3中，同轴接地板38都不是通过用于将电话线电涌放电器42接地的接地母线36来接地的。只有在图4的接地配置中，同轴接地板38是借助接地母线36接地的。

图6是1996年10月15日授予Chauhry的美国专利5,566,056的图14的复制品。图6示出了一个可用于图2之同轴电缆连接器52的同轴电涌放电器。如美国专利5,566,056的第6栏，第54行至第7栏，第51行所述，导电壳体202的内表面的一部分和中心导体216的外表面的一部分可例如借助螺纹或其它形式的锯齿纹来加以粗糙化，以便集中电场并提高气体放电管作业的可靠性。此外，由于具有传统的气体放电管，最好在表面214和216上涂覆有低逸出功的材料，以便降低击穿电压，并加强气体放电管的着火性能。气体放电发生在表面214和216之间的区域“G”。区域“G”是可激活气体放电的区域。

还是如图6所示，导电壳体202的内表面与中心导体206的外表面之间的距离沿着中心导体的长度方向变化。换言之，壳体202的内直径D与中心导体206的外直径d的比值是沿着中心导体的长度方向变化的。沿着中心导体206的长度方向的直径比D/d可以是2或3或更大。直径比D/d的变化可以用来调节气体放电管的阻抗，并且可以使该气体放电管所在的电涌放电器的阻抗匹配于和电涌放电器相连的同轴传输线的阻抗。

同轴传输线的阻抗与(D/K)/d的对数成正比，这里的“D”是外导体的内直径，“d”是内导体的外直径，“K”是内、外导体之间的介质的介电常数。在如图6所示的气体放电管的情况下，介质是介电常数大约为1的惰性气体。因此，气体放电管的阻抗在两绝缘端之间随比值D/d的对数而变化。两绝缘端204最好是陶瓷的，陶瓷的介电常数是大约8。通过使比值D/d沿中心导体206的长度变化，就可以补偿尤其是因绝缘端204的介电常数而产生的阻抗变化。气体放电管200的用于阻抗匹配的那个部分用字母“I”表示，以便与活性放电区域“G”相区别。请参见美国专利5,566,056的图14。

除了调节气体放电管内的直径比D/d之外，还可以调节活性气体放电区域“G”的长度相对于阻抗匹配区域“I”的长度，以使气体放电管的阻抗匹配于同轴传输线的阻抗。因此，对一个50欧姆的同轴传输线而言，区域“G”相对于区域“I”的比值可以是1∶1，对一个75欧姆的同轴传输线而言，区域“G”相对于区域“I”的比值可以是1至2的范围。

图7示出了一个由插头激活的可切换RJ-11型插座，它可以用于图2所示的客户桥接模块44。在正常操作时(在可切换插座内没有插头)，电话公司线62a、62b连接于客户线64a、64b。当把一插头插入插座时，电话公司线与客户线脱开连接，它们连接于电线66a、66b，随后再连接至测试用电话机70。这种布置可以在电话公司线和客户线之间提供一分隔点。

图8和图9是1996年9月3日授予Meyerhoefer等人的美国专利5,553,136的图17和18的复制品。如图8和9所示，由插头激活的可切换插座60具有一用于连接客户线的客户触片78、一用于连接电话公司线的电话公司触片80和一用于连接插头的测试触片82。测试触片82不处在客户触片78和电话公司触片80所在的平面内。应注意的是，客户触片78和电话公司触片80是用比测试触片82更重的材料(因而具有较大的电流携带能力)制成的。这样就能加强可切换插座作为电话公司线和客户线的连接机构的可靠性。

图8和图9还示出了客户触片、电话公司触片和测试触片的相互作用情况。本技术领域的熟练人员应该理解，虽然图8和9只示出了一组客户、电话公司和测试触片，但可切换插座60实际上具有两组这样的触片，以便接纳成对的电话公司线和客户线。

当插头没有被插入可切换插座60时，电话公司触片80(进而是电话公司线)连接于客户触片78(进而是客户线)，测试触片82处于电路之外。但把插头插入插座60时，客户触片78(进而是客户线)与电话公司触片80(进而是电话公司线)脱开连接，电话公司触片和电话公司线连接于插座60内的测试触片82，该触片与RJ-11型测试插头内的触片相配。还是请参见美国专利5,553,136的图14-16，其中示出了测试插头与可切换插座之间的机械作用。图14-16可援引在此以作参考。

图10是根据部分地面另一个住宅保护服务中心的立体图。该保护中心100是设计成位于一住宅内，并包括一具有交流电力线保护器、电话语音线保护器、高速数据线保护器和同轴传输线保护器的罩壳。交流电力线保护器可以是N.Y.，Copiague的TII工业股份有限公司制造的EMC 240A型或EMC 240B型电涌抑制器，在图2中由数字48表示。交流电力线电涌抑制器具有当对各交流线的保护失效时可以发出指示信号的指示器48a、48b。

保护中心100还可为一具有输入端104和输出端106的同轴传输线、一具有输入端108和输出端110的电话语音线和一具有输入端112和输出端114的高速数据线提供保护。如图所示，电话语音线108、110通过RJ型插头和插座116(最好是RJ-11型插头和插座)连接于保护中心。高速数据线112、114通过RJ型插头和插座118(最好是RJ-45型插头和插座)连接于保护中心。

虽然图10中只示出了一根同轴传输线，但也可以有例如来自有线电视和卫星圆盘天线的多根同轴传输线。类似地，虽然图中只示出了一根电话语音线和一根高速数据线，但也可以有多根电话语音线和/或多根高速数据线。图10仅仅是为了描述可以利用一共用接地线来保护的不同类型的通信线。

同轴传输线最好是受到前述同轴电涌抑制器的保护。请参见图2中的同轴电涌抑制器52、图6中的同轴电涌抑制器200、以及美国专利5,566,056。图16A和16B示出了用于高速数据线112、114的较理想的过电压/过电流保护电路，这将在下文中详细描述。图17A和17B中示出了用于电话语音线的较理想的过电压/过电流保护电路，这将在下文中详细描述。用于电话语音线的过电压/过电流保护电路连接在安装在罩壳102上的RJ-11型插座之间，而用于高速数据线的过电压/过电流保护电路则连接在安装在罩壳102上的RJ-45型插座之间。

图11是图10之住宅保护服务中心的示意框图。图11示出了同轴传输线104、106以及可保护同轴传输线免遭过电压状况的同轴电涌抑制器52。图11还示出了电话语音线108、110以及可保护这些电线免遭过电压和过电流状况的过电压和过电流保护电路109。图11还示出了高速数据线112、114以及可保护这些电线免遭过电压和过电流状况的过电压和过电流保护电路113。

图11还示出了该保护中心连接到一断路器面板或配电板的方式。还是如图11所示，在保护中心和所属面板之间连接了四根电线：电线124连接于一交流线，电线126连接于一第二交流线，电线128连接于交流中性线，而电线130连接于一共用接地件。在TII EMC 140装置中，电线124和126是黑色的，电线128是白色的，电线130是绿色的。在该保护中心100中，用于交流保护、同轴保护、电话语音保护和高速数据线保护的接地件最好都连接起来。

图12是根据本发明的另一个住宅保护服务中心的立体图。图12示出了一个被设计成位于一住宅内的保护中心150，它包括一具有一基壳152和一盖板154的罩壳。在罩壳内安装有一具有指示器48a和48b的交流电力线保护器48(最好是如前所述的)。在罩壳内还安装了一个不间断电源(UPS)156，它具有一ON/OF开关158和一指示灯160。交流电力线保护器48和UPS 156通过一端接块162连接。来自交流电力线保护器48的四根电线(124、1265、128、130)如图11所示的那样编号。

图13是图12所示住宅保护服务中心的示意图。UPS的输入端156a通过端接块162连接于交流电源，而UPS 156的输出端156b通过端接块162连接于负载。UPS 156和交流保护器48连接于一共用接地线164，该接地线连接于配电板上的接地母线132。

图14是根据本发明的另一个住宅保护服务中心的立体图。保护中心22是设计成位于住宅内，并且包括一具有一基壳222和一盖板224的罩壳。该罩壳可容纳用于电话语音线、高速数据线和同轴传输线的保护器。同轴电涌放电器52(如前所述)连接于一可携带有线电视或卫星电视信号的外部同轴传输线226。同轴电涌放电器52的输出端连接于FR放大器230的输入端。RF放大器230的输出端连接于一个1×3的同轴分路器232，该分路器的一个输出端连接于一个1×4的同轴分路器54(参见图2)。接着，将来自分路器54的输出端228a至228d根据需要分配到住宅内。电力是由交流电力变压器234供给至RF放大器230。

该保护中心220还能处理例如用于住宅内局域网(LAN)的内部同轴传输线的分配。同轴传输线236是一例如来自路由器的内部同轴传输线。它连接于一个块转换器240、a/k/a配电装置(DD)的输入端。块转换器240的输出端连接于一个1×4的同轴分路器54，该分路器能产生238a至238d输出端，它们可以根据需要分布在住宅内。

保护中心220还能利用包含适当保护电路的模块分路器来为电话语音线和高速数据线提供保护。如图14所示，保护中心220包含模块242和244，它们适于连接电话语音线，并且包含用于电话语音线的过电压和过电流保护电路。模块242包含一个输出插座242A和四个输出插座242b至242e，而模块244包含一个输入插座244a和四个输出插座244b至244e。每个模块242、244可将一输入电话语音线分成四个输出电话语音线，同时可以保护电话语音线免遭过电压和过电流状况。图17A和17B示出了用于电话语音线的实际保护电路，这将在下文中详细描述。

保护中心220还包含模块246和248，它们适于连接高速数据线，并且包含用于高速数据线的过电压和过电流保护电路。模块246包含一个输入插座246a和四个输出插座246b至246e，而模块248包含一个输入插座248a和四个输出插座248b至248e。每个模块246、248将一输入的高速数据线分成四根输出的高速数据线，同时可以保护高速数据线免遭过电压和过电流状况。图16A和16B示出了用于高速数据线的实际保护电路，这将在下文中详细描述。

如图14所示，模块244至248内的插座最好是RJ型插座，保护电路连接在输入和输出插座之间。最好将RJ-11型插座用于电话语音线模块，而将R.J-45型插座用于高速数据线模块。

图15是图14之住宅保护服务中心220的示意图。图15只使出了保护中心220的保护部分。图15没有示出不受同轴电涌抑制器保护的内部同轴传输线。该保护中心220连接于配电板内的接地母线132，从而提供一个共用接地件。配电板也向电力变压器234提供交流电力。在保护中心220中，所有保护电路和装置都联系于一个共用接地件。因此，保护中心220包含一个接地母线250，该母线连接于电话语音线保护模块242、244和高速数据线保护模块246、248。同轴电涌抑制器52通过接地导体252连接于接地母线250。

应该注意的是，虽然在图12和14中交流电力线的保护模块和UPS在一个罩壳内而高速数据线和同轴传输线是在另一个罩壳内，但也可以将所有的保护模块都包括在一个罩壳内。至于保护模块在罩壳内实际上是如何分路的，则是可以选择的。因此，可以将所有的或部分的保护模块都包括在包含断路器面板的同一个罩壳内。无论实际上是如何分离的，保护装置最好还是联系于一共用接地件。

共用接地件可以这样来提供，即，例如位于断路器面板内的接地母线，或者是将单根的接地线连接于一处于住宅外的接地线，或者是上述情况的组合。当所有接地件都相互连接成非常靠近时，可以获得最佳的保护。

图16A是一个过电压和过电流保护电路300的示意图，它适于串联一个无屏蔽的、可携带以太网络或“X”DSL(包括各种形式的数字式用户线技术)中的输入数字信号的双绞线。电路300具有一输入(接收)侧和一输出(接收)侧。输入侧适于在端子312和314处连接一个数字信号源。该信号源可以是例如来自光纤网络装置(ONU)、集中器、计算机、局域网(LAN)或广域网(WAN)的输出信号。电路300的输出侧适于在端子340和342处连接一个数字信号目的地。目的地可以是例如计算机或LAN以及一个或多个服务器，一台或多台个人计算机(PC)可以连接于LAN。

电路300可以提供第一级和第二级的过电压保护以及过电流保护。过电流保护是由正温度系数电阻器(PTCR)316和318提供的，这两个电阻器串联于可携带输入数字信号的无屏蔽双绞线。PTCR可以是能从CA.Menlo Park的Raychem公司购得的TR600-150型电阻器。第一级过电压保护部分包括一个三电极气体放电管320，它连接在携带输入数字信号的双绞线的两端。当任何一根双绞线上的电压超过一阈值时，气体放电管320动作。击穿电压可以在大约150至300伏之间，大约250伏的击穿电压是较理想的。Napiorkowski的美国专利4,212,047揭示了一种合适的三电极气体放电管。合适的三电极气体放电管还可以从N.Y.，Copiague的TII工业股份有限公司购得，如击穿电压150-300伏的TII 71型或73/75型。

熟悉本技术领域的人员将会理解，可以用两个二电极气体放电管来代替单个的三电极气体放电管，采用两个二电极气体放电管完全等同于采用一个三电极气体放电管。在本发明中，三电极气体放电管比二电极气体放电管好，因而图16A和16B示出了三电极气体放电管。

电路300的第二级过电压保护部分包括二极管326至336和雪崩二极管338。二极管326至332形成了一个二极管电桥，雪崩二极管338跨接在二极管电桥上。二极管电桥连接在可携带输入数字信号的双绞线的两端，并且当电压大大超过正常的数字信号水平时对电线上的电压加以限制。典型的数字信号水平是加或减5伏。二极管326至332可以是IN4007型、1安培、1000伏反向峰值电压(PIV)的二极管。二极管334至336可以是RL204G型、2安培、1000伏PIV的二极管。二极管238可以是1.5KE12型、12伏雪崩二极管。或者，二极管338可以是由CA 91320，Newbury Park，Mitchell Road的Samtech公司制造的、元件型号为LC01-6的两个串联的低电容、6伏、1500瓦的二极管。

采用两个串联的雪崩二极管有两个优点：(1)保护器的电涌能量处理能力加倍，以及(2)提供给二极管电桥的电容减半。两个并联的雪崩二极管也可以使电涌处理能力加倍，但是二极管的击穿电压不同，所以不同等量地享有能量。此外，采用两个并联的雪崩二极管可导致二极管电桥的电容加倍，这样就会大大衰减数字信号。

出现在端子340处的过高正电压受到二极管326和336以及雪崩二极管338的箝制。出现在端子340出的过高负电压受到二极管328和334以及雪崩二极管338的箝制。端子342上的过高正电压受到二极管332和336以及雪崩二极管338的箝制。端子242上的过高负电压受到二极管330和334以及雪崩二极管338的箝制。如果二极管338是一个12伏的雪崩二极管，那么超过大约正负15伏的电压将受到第二级保护电路的箝制。如果二极管338是两个串联的12伏特雪崩二极管，那么超过大约35伏的电压将受到第二级保护电路的箝制。可以获得具有不同击穿电压的雪崩二极管，箝位电压可以通过选择合适的雪崩二极管来进行选择。

图16B是一过电压和过电流保护电路350的示意图，该电路与电路300相同，并且以相同的方式工作。端子352和354连接于可携带从目的地返回源头的高速数字信号的无屏蔽双绞线，而端子356和358连接于和源头相连的无屏蔽双绞线。

图17A是一个用于电话语音线的过电压和过电流保护电路370的示意图。电路370连接在RJ-11插座372和374之间。电路包括熔丝375和376，它们可以是由Littelfuse制造并且元件型号为220-003的250伏、350毫安的熔丝。这些熔丝可以防止过电流状况。电路370还包括10欧姆、5瓦的电阻器377和378。万一发生过电压状况，这些电阻器可对流过电路的电流加以限制。电路370还包括可以从Harris半导体公司购得的元件型号为V180ZA10的金属氧化物变阻器(MOV)379和380。MOV可以在大约200伏时开始箝位，最大箝位电压是大约300伏。导体382连接于接地线和接地的MOV 379和380。

图17a是用于电话语音线的又一个过电压和过电流保护电路390。电路370和390的唯一区别在于，电路370采用了一对MOV，而电路390采用了一个三电极气体管。在此情况下，三电极气体管等同于一对背对背连接的MOV。除了三电极气体管之外，还可以采用一对背对背连接的二电极气体管。合适的三电极气体管可以是由纽约Copiague的TII工业股份有限公司制造的TII 11气体管。

图18是根据本发明又一个实施例的住宅保护服务中心400。如图18所示，该保护中心是设计成安装在住宅的外侧。交流电力线20a、20b和交流中性线20c借助一管道402被引入一具有基壳404和检修盖406的罩壳内。罩壳还保护交流电度表12。在罩壳内连接有一个具有指示器48a和48b的交流过电压保护电路48(如前所述)。

由基壳408和检修盖410构成的第二罩壳位于第一罩壳下方。该第二罩壳可接纳若干电话线(未示)和一同轴传输线26。图19示出了检修盖被去除的第二罩壳。如图19所示，第二罩壳包含网络接口装置(NID)412和414以及用户桥接模块44。NID 412可处理电话线，而NID 414可处理同轴传输线。一接地导体32连接在第一和第二罩壳之间，以建立一个共用接地件。虽然这是一种较佳的配置，但可以采用单独的接地导体从每个罩壳连接至接地线。

图20示出了检修盖被去除的第二罩壳，而且NID 412和414的盖子也处在打开位置。如图20所示，NID 412包含可为电话线提供第一级过电压保护的过电压保护装置42。NID 414包含一可为同轴传输线提供第一级过电压保护的同轴电涌放电器52(如前所述)。一个1×4的同轴分路器54连接于同轴电涌放电器的输出端，它将输入的同轴线26分成四股输出的同轴线26a至26d。

图21是可用于图2、10、12和18所示的任何一个住宅保护服务中心的一交流过电压保护电路420的示意图，该保护电路可代替EMC 240装置。电路420在端子422和424处连接于交流电力线，并在端子426处连接于交流中性线。电路420包括温敏熔丝428和430。合适的熔丝可以是由Microtemp公司制造的、元件型号为4178A1的产品。将来自Harris半导体公司(元件型号为V131A40)的MOV 432和434分别连接于熔丝428和430。将一个三电极气体管436(可以是由纽约Copiague的TII工业股份有限公司制造的TII 11气体管)连接在两个MOV之间，并连接于交流中性线。MOV 432和434可以在大约200伏时开始箝位，其最大的箝位电压是大约350伏，而气体管436的击穿电压是260至600伏。虽然在图21中示出了单个的三电极气体管，但也可以采用背对背连接的一对二电极气体管，在此情况下，它们等同于一个三电极的气体管。发光二极管(LED)438和串联电阻器442连接在一根交流线和交流中性线之间。一第二LED 440和一第二电阻器444连接在另一根交流线与交流中性线之间。LED 438和444可以是绿色的，能从Dial Light公司买到，电阻器442和440可以是10K欧姆、1.5瓦的电阻器。当实施过电压保护时，LED发光。请参见图2中的指示器48a和48b。

如上所述，熔丝428和430是温敏熔丝。因此，随着熔丝温度的升高，其携带电流的能力下降。熔丝428和430布置得非常靠近MOV 432和434和气体管436。如果没有过电压状况，气体放电管436代表开路(基本上无限的阻抗)，因而没有电流流过MOV 432和434。当存在过电压状况时，气体放电管436导通(呈现低阻抗)，MOV将交流线箝制为低压，从而防止能量进入住宅。采用气体放电管与MOV相结合有两个优点。首先，由于在非过电压状况时没有泄漏的电流通过MOV，因而能延长MOV的使用寿命。其次，由于MOV只在过电压状况下传导，因而可采用低压MOV，与不采用气体放电管的情况相比，可以将交流线箝制在较低的电压。这样就可以加强由过电压保护电路所提供的保护。

虽然上面已经结合各较佳实施例对本发明进行了描述，但熟悉本技术领域的人员应该理解，在不偏离本发明精神和保护范围的情况下，还可以对这些较佳实施例作出很多变型和改动。因此，本发明不应限于所述的较佳实施例，其保护范围应由所附权利要求书来限定。

Claims (12)

1.住宅保护服务中心设备，包括：

(a)一罩壳；

(b)一位于所述罩壳内、用于保护交流电力线免遭过电压状况的交流过电压保护电路，该交流过电压保护电路具有至少三个导体，即，一适于连接一第一交流电力线的第一导体、一适于连接一第二交流电力线的第二导体、以及一适于连接一交流中性线的第三导体，所述电路还包括

    (1)一串联于所述第一导体的第一温敏熔丝，

    (2)一串联于所述第二导体的第二温敏熔丝，

    (3)一个三电极气体放电管，第一电极连接于所述交流中性线，

    (4)一连接在所述第一熔丝和所述气体管的第二电极之间的第一金属氧

化物变阻器，以及

    (5)一连接在所述第二熔丝和所述气体管的第三电极之间的第二金属氧

化物变阻器，所述第一和第二熔丝非常靠近所述气体管和金属氧化物变阻

器。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括一指示器，它联系于每根交流线，以提供表示过电压保护是否存在的指示信号。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括一位于所述罩壳内的过电压和过电流保护电路，它适于和一电话语音线串联，并连接至一共用接地件，以便保护电话语音线免遭过电压和过电流状况。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括位于所述罩壳内的第一和第二过电压和过电流保护电路，它们适于和一高速数据线串联，并连接至一共同的接地件，以便保护高速数据线免遭过电压和过电流状况。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括一位于所述罩壳内的同轴电涌放电器，它适于和一同轴传输线串联，并连接至一共用接地件，以便保护同轴传输线免遭过电压状况。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括：

    (a)一位于所述罩壳内的过电压和过电流保护电路，它适于和一电话语

音线串联，并连接至一共用接地件，以便保护电话语音线免遭过电压和过

电流状况；以及

    (b)一位于所述罩壳内的同轴电涌放电器，它适于和一同轴传输线串联，

并连接至一共用接地件，以便保护同轴传输线免遭过电压状况。

7.如权利要求3或6所述的设备，其特征在于，该设备还包括第一和第二RJ型连接器，它们适于连接电话语音线，可保护电话语音线的过电压和过电流保护电路连接在第一和第二RJ型连接器之间。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括一不间断电源，它具有至少两个导体，其中一个导体适于连接至一交流电力线，另一个导体适于连接至交流中性线。

9.如权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述同轴电涌放电器包括：

    (a)一中空导电壳体；

    (b)适于密封该壳体的绝缘端；

    (c)密封在壳体内的惰性气体；

    (d)一延伸穿过所述壳体的导体，该导体具有一沿着平行于信号传输方

向的纵轴线；以及

    (e)导体的直径沿着壳体内导体长度方向的至少一部分变化，以便使电

涌放电器的阻抗与同轴传输线的阻抗相匹配。

10.如权利要求4所述的设备，其特征在于，第一过电压及过电流保护电路和第二过电压及过电流保护电路包括一气体放电管和一个二极管电桥，有一雪崩二极管跨接在二极管电桥上。

11.如权利要求3或6所述的设备，其特征在于，所述可保护电话语音线免遭过电压和过电流状况的过电压和过电流保护电路包括：

    (a)串联在第一输入电话线导体和共用接地件之间的一第一熔丝、一第

一电阻器和一第一金属氧化物变阻器，连接在第一电阻器和第一金属氧化

物变阻器之间的第一输出电话线导体；以及

    (b)串联在第二输入电话线导体和共用接地件之间的一第二熔丝、一第

二电阻器和一第二金属氧化物变阻器，连接在第二电阻器和第二金属氧化

物变阻器之间的第二输出电话线导体。

12.如权利要求3或6所述的设备，其特征在于，所述可保护电话语音线免遭过电压和过电流状况的过电压和过电流保护电路包括：

    (a)串联的一第一熔丝和一第一电阻器，第一熔丝连接于一第一输入电

话线导体；

    (b)串联的一第二熔丝和一第二电阻器，第二熔丝连接于一第二输入电

话线导体；以及

    (c)一个三电极气体放电管，其第一电极连接于第一电阻器，第二电极

连接于第二电阻器，第三电极连接于共用接地件，一第一输出电话线导体

连接于第一电极，一第二输出电话线导体连接于第二电极。

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