CN201393063Y - 放电保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种放电保护装置，包括至少一个固体放电保护部件，以及至少一个气体放电保护部件，其中所述至少一个固体放电保护部件和所述至少一个气体放电保护部件串联并位于受保护的设备前端。通过本实用新型提供的放电保护装置，可以在高速传输通信电路中提供有效的过压保护。

Description

放电保护装置

技术领域

本实用新型涉及通信电路保护领域，特别涉及一种通信电路放电保护装置。

背景技术

通信领域中有两种放电保护器件。一种是在ADSL保护技术使用的固体放电管，另一种是VDSL保护技术使用的气体放电管。

传统ADSL保护技术使用直流动作电压为170V或以上的固体放电管，在保证不受电话电路振铃影响的情况下，可以获得较低的击穿电压，其放电保护方案如图1所示。但由于固体放电管是具有较高的寄生电容(几十个皮法以上)的被动过压保护器件，无法直接应用于具有更高传输速率的VDSL电路上。

现有VDSL保护器件主要使用直流动作电压在230V以上的气体放电管，以满足不受电话电路振铃的影响，其放电保护方案如图2所示。气体放电管有极低的寄生电容(不大于3个皮法)，但由于技术工艺的局限，不影响电路正常工作的气体放电管，其雷击击穿电压都较高(可达700伏)，影响了保护效果。图3是现有技术在4kV，10/700us的雷击波形下VDSL放电保护电路的动作电压波形屏幕截图。如图3所示，在此条件下该放电保护电路的击穿电压为608V。而直流动作电压低的气体放电管(例如直流动作电压为75V)会使得VDSL电路受到电话振铃电路的影响，无法直接单独应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种放电保护装置，以解决现有技术中不能有效保护高速传输通信电路的问题。

本实用新型提供了一种放电保护装置，包括至少一个固体放电保护部件，以及至少一个气体放电保护部件，所述至少一个固体放电保护部件和至少一个气体放电保护部件串联并位于受保护的设备前端。

其中，所述至少一个固体放电保护部件包括第一固体放电保护部件和第二固体放电保护部件，所述至少一个气体放电保护部件包括气体放电保护部件，所述第一固体放电保护部件、气体放电保护部件和第二固体放电保护部件依次串联并位于受保护的设备前端。

其中，所述至少一个固体放电保护部件包括第一固体放电保护部件，所述至少一个气体放电保护部件包括气体放电保护部件，所述第一固体放电保护部件和气体放电保护部件串联并位于受保护的设备前端。

其中，所述气体放电保护器件具有接地端。

其中，所述接地端接地或浮置。

其中，所述气体放电保护部件可以是气体放电管，所述第一固体放电保护部件和/或第二固体放电保护部件可以是固体放电管。

其中固体放电管可以是晶闸管。

在本实用新型的技术方案中使用多个放电保护部件形成一个串联电路，其中固体放电保护部件可以使得高速通信电路不受诸如电话电路振铃之类的外电路干扰的影响，而由于多个放电保护部件是串联关系，其寄生电容的串联值小于其中任意一个放电保护部件的寄生电容值，也就是说小于气体放电保护部件的电容值，所以气体放电保护部件可以极大减小高速通信电路受保护器件寄生电容的影响。

在本实用新型的技术方案中，气体放电保护部件和固体放电保护部件先后导通，首先由于气体放电保护部件比固体放电保护部件具有更高的绝缘电阻，过电压脉冲加载在气体放电保护部件上。在气体放电保护部件导通后，其阻值减小，过电压脉冲主要加载在固体放电保护部件上，所以本实用新型的放电保护装置的击穿电压为气体放电管的击穿电压以及固体放电管的击穿电压与气体放电管在固体放电管导通时的电压值之和中较大的一个。由于通常在高速通信电路中使用的固体放电保护部件击穿电压较低，并且通常直流动作电压低的气体放电保护部件的击穿电压也较低，而本实用新型所使用的气体放电保护部件的直流动作电压远低于现有技术中所使用的气体放电保护部件的直流动作电压，所以本实用新型的放电保护装置的击穿电压比现有技术在高速传输通信电路中使用的气体放电保护部件(气体放电管)低。

综上所述，本实用新型的技术方案击穿电压低，寄生电容小，可以有效保护高速传输通信电路。

附图说明

图1示出了现有技术ADSL的放电保护方案示意图；

图2示出了现有技术VDSL的放电保护方案示意图；

图3示出了图2所示的VDSL放电保护电路的动作电压波形屏幕截图；

图4示出了本实用新型具有两个固体放电管的放电保护方案示意图；

图5示出了图4所示的放电保护装置的动作电压波形屏幕截图；

图6示出了本实用新型中使用不具有接地管脚的气体放电管的第一种放电保护方案示意图；

图7示出了本实用新型中使用不具有接地管脚的气体放电管的第二种放电保护方案示意图。

具体实施方式

下面参考附图对本实用新型进行详细论述。

本实用新型提供了一种放电保护装置，包括用于消除外电路干扰的至少一个固体放电保护部件，以及具有低击穿电压的至少一个气体放电保护部件，其中至少一个固体放电保护部件和至少一个气体放电保护部件串联并位于受保护的设备前端。

实施方式一：

图4示出了本实用新型的放电保护装置的一个示例，图5是该放电保护装置动作电压波形屏幕截图。该示例应用于VDSL的防雷保护中，其中，至少一个固体放电保护部件分别是第一固体放电管T1和第二固体放电管T3，至少一个气体放电保护部件是气体放电管T2。如图所示，第一固体放电管T1的一端连接到产生过电压脉冲(如雷击)的源到所保护的电信设备的输入端口之间的线路(本实施例中为tip线，也可以是ring线)，另一端连接到气体放电管T2；气体放电管T2的两端分别连接到第一固体放电管T1和第二固体放电管T2，其接地管脚连接到大地；第二固体放电管T3的一端连接到气体放电管T2，另一端连接到产生过电压脉冲(如雷击)的源到所保护的电信设备的输入端口之间的线路(本实施例中为ring线，在第一固体放电管T1连接到ring线的情况下也可以是tip线)。在电话线上施加正极性直流电压时，tip线连接到正极性直流电压的正极，ring线连接到正极性直流电压的负极。在一个示例中，第一固体放电管T1和第二固体放电管T3的直流动作电压为170V，寄生电容为25～40pF，气体放电管T2的直流动作电压为75V，寄生电容小于3pF。

如图4所示，按照第一固体放电管T1、气体放电管T2以及第二固体放电管T3的顺序将三个放电管依次串联，并放置在所要保护的电信设备前端。这里所说的前端是指产生过电压脉冲(如雷击)的源到所保护的电信设备之间的位置，优选地是指产生过电压脉冲(如雷击)的源到所保护的电信设备之间靠近所保护的电信设备的位置。

其中电话电路振铃信号被第一固体放电管T1和第二固体放电管T3所抑制，不会对所要保护的电信设备造成影响。

下面以过电压脉冲(如雷击)从tip-ring线以差模电压的形式施加到由第一固体放电管T1、气体放电管T2和第二固体放电管T3组成的放电保护装置为例进行说明。

在本示例中，将4kV的过电压脉冲(雷击波形)施加到tip-ring线上，其中ring线上的电位近似为零。当将该过电压脉冲施加到图4所示的放电保护装置时，由于气体放电管T2的绝缘电阻高，因此过电压脉冲主要加载在气体放电管T2上，在加载在气体放电管T2上电压脉冲超过其击穿电压时，气体放电管T2被击穿，其绝缘电阻变得很小，此时图4所示的放电保护装置上的电压对应图5所示电压波形屏幕截图中的第一个峰值，该峰值为气体放电管的T2的击穿电压，而由于ring线电位近似为零，与气体放电管T2的接地管脚电位相近，因此第二固体放电管T3两端压降可近似为零，保持高阻状态，此时的电压脉冲主要施加在第一固体放电管T1上，当施加在第一固体放电管T1的电压脉冲超过其击穿电压时，第一固体放电管T1被击穿，形成从第一固体放电管T1通过气体放电管T2到地的放电路径。此时图4所示的放电保护装置上的电压对应图5所示电压波形屏幕截图中的第二个峰值，其值为第一固体放电管T1的击穿电压与此时气体放电管的弧光放电电压之和。当外部施加的电压脉冲超过这两个峰值中的较大值时，图4所示的放电保护装置才开始放电，因此该放电保护装置的击穿电压为这两个峰值中的较大值。

在本实施方式的一个变体中，可以将施加在tip-ring上的电压进行反相，即tip线近似为零电位。此时的放电路径为从第三固体放电管T3经气体放电管T2到地。放电保护装置的击穿电压为气体放电管T2的击穿电压以及固体放电管T3的击穿电压与固体放电管T3被击穿时气体放电管T2的弧光放电电压之和中较大的一个。

图5示出了过电压脉冲施加在本实用新型的放电保护装置时的动作电压波形屏幕截图，其实验条件与图3所示的电压波形屏幕截图的试验条件相同，可以看出，在同样的实验条件下，本实用新型提出的放电保护装置的击穿电压为384V，远小于图3所示的现有技术的击穿电压608V。

同时，假设第一固体放电管T1的寄生电容为C1，气体放电管T2的寄生电容为C2，第二固体放电管T3的寄生电容为C3，则放电保护装置在tip-ring线两端的寄生电容C为C1、C2和C3串联的值，假设C1＝C3＝25pF，C2＝3P，寄生电容C的值为2.42pF，比气体放电管T2的寄生电容值C2还小。

本示例中的气体放电管具有接地管脚，能够提供tip-地、ring-地和tip-ring之间的三种保护模式。第一种模式中，如上所述，过电压脉冲(如雷击)施加到tip-ring之间，通过上述的方式放电以进行保护。第二种模式中，过电压脉冲施加到tip和地之间，本放电保护装置的工作模式与第一实施方式相同。第三种模式中，过电压脉冲施加到ring和设备地之间，本放电保护装置的工作模式与第一实施方式的变体相同。由此，本实施方式可以针对实际应用中的不同情况提供了相应的过压保护。

第二实施方式：

也可以采用没有接地管脚的气体放电管T2。此时可以有两种处理方式，一种方式如图6所示，采用与第一实施方式相同的结构，仅替换第一实施方式中的气体放电管。另外一种方式，即第二实施方式只使用一个固体放电管，将该固体放电管与没有接地管脚的气体放电管串联并放置在受保护设备的前端。图7示出了第二实施方式的技术方案的示意图。如图7所示，气体放电管T2的一端连接到第一固体放电管T1，另一端直接连接到ring线。

假设本技术方案中使用的器件的性能指标与第一实施例相同，即第一固体放电管T1的寄生电容C1＝25pF，直流动作电压为170V，气体放电管T2的寄生电容C2＝3P，直流动作电压为75V。在本技术方案中，放电保护装置在tip-ring线两端总的寄生电容C为C1和C2的串联值，其值为2.73pF，略大于图4所示的技术方案tip-ring线两端总的寄生电容值。

与上述对击穿电压的分析类似，可以推出本实施方式中放电保护装置的击穿电压为气体放电管T2的击穿电压以及固体放电管T1的击穿电压与固体放电管T1被击穿时气体放电管T2弧光放电电压之和中较大的一个，在相同的试验条件下，使用图7所示的技术方案所得到的击穿电压与使用图4所示的技术方案得到的击穿电压相近。

第二实施方式的技术方案少使用一个固体放电装置，因此其结构更简洁、成本更低。本领域普通技术人员知道，在上述实施方式中，使用没有接地管脚的气体放电管和将具有接地管脚的气体放电管的接地管脚浮置，其实质是相同的。因此第二实施方式中也可以使用接地管脚浮置的气体放电管。

如果只需要在tip-ring之间进行过压保护，第一实施方式中也可以省略第二固体放电管T3。

可以使用更多的固体放电管和气体放电管，以不同的组合方式和/或顺序进行串联来实现本实用新型的技术方案。不同的器件可以在同一个芯片上实现，或者同一个器件的功能可以用多个芯片实现。本领域普通技术人员可以理解，这样的技术方案是本实用新型上述实施方式的简单变体，应包括在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型所使用的固体放电管可以是晶闸管，但不排除使用其它可以抑制外电路干扰的固体放电管。

本实用新型的技术方案同样不限于VDSL的防雷保护，在其它高速传输通信中也可以使用本实用新型的技术方案，譬如以太网数据线的防雷和交流市电电力线搭碰保护，其电路结构相似，仅固体放电保护部件的电压参数有所调整。

上面的描述仅用于实现本实用新型的实施方式，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本实用新型的范围的任何修改或局部替换，均应该属于本实用新型的权利要求来限定的范围，因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1、一种放电保护装置，其特征在于，包括至少一个固体放电保护部件，以及至少一个气体放电保护部件，其中：

所述至少一个固体放电保护部件与所述至少一个气体放电保护部件串联并位于受保护的设备前端。

2、根据权利要求1所述的放电保护装置，其特征在于，所述至少一个固体放电保护部件为第一固体放电保护部件和第二固体放电保护部件，所述至少一个气体放电保护部件为一个气体放电保护部件，其中：

所述第一固体放电保护部件、气体放电保护部件和第二固体放电保护部件依次串联并位于受保护的设备前端。

3、根据权利要求1所述的放电保护装置，其特征在于，所述至少一个固体放电保护部件为第一固体放电保护部件，所述至少一个气体放电保护部件为一个气体放电保护部件，其中：

所述第一固体放电保护部件与气体放电保护部件串联并位于受保护的设备前端。

4、根据权利要求2或3所述的放电保护装置，其特征在于，所述气体放电保护部件具有接地端。

5、根据权利要求4所述的放电保护装置，其特征在于，所述接地端接地或浮置。

6、根据权利要求1、2、3或5中任意一项所述的放电保护装置，其特征在于，所述气体放电保护部件是气体放电管，所述第一固体放电保护部件和/或所述第二固体放电保护部件是固体放电管。

7、根据权利要求4所述的放电保护装置，其特征在于，所述气体放电保护部件是气体放电管，所述第一固体放电保护部件和/或所述第二固体放电保护部件是固体放电管。

8、根据权利要求6所述的放电保护装置，其特征在于，所述固体放电管为晶闸管。

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