DE2541942C3

DE2541942C3 - Circuit arrangement for protecting subscriber stations with dialing devices in telecommunication systems, in particular telephone systems, against overvoltages

Info

Publication number: DE2541942C3
Application number: DE19752541942
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 8060 Dachau Losehand
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-09-19
Filing date: 1975-09-19
Publication date: 1978-08-24
Also published as: DE2541942B2; DE2541942A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz von Teilnehmerstationen mit Wähleinrichtungeri in Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen, gegen Überspannungen.The invention relates to a circuit arrangement for protecting subscriber stations with dialing devices in telecommunications, in particular telephone systems, against overvoltages.

Zum Schutz von an Leitungen eines Fernmelde-, insbesondere Fernsprechnetzes angeschlossenen Einrichtungen gegen Überspannungen ist es bereits bekannt, am Eingang der zu schützenden Einrichtungen Schutzeinrichtungen vorzusehen. Diese Schutzeinrichtungen bestehen abhängig von der Art der zu schützenden Einrichtung im allgemeinen aus gasgefüllten Überspannungsableitern für den Grobschutz und/ oder aus Dioden oder Zenerdioden füir den Feinschutz, die zwischen die Adern der Anschlußleitung geschaltet sind. Insbesondere werden zwei gegensinnig in Reihe geschaltete Zenerdioden verwendet, um einen von der Polarität der Überspannungen unabhängigen Schutz zu gewährleisten. Da Dioden und Zenerdioden ohne Schaden nur einen begrenzten Strom vertragen, sind in Reihe dazu niederohmige Begrenzerwiderstände erforderlich, die zugleich eine Spannungstdlung und damit eine stufenweise Herabsetzung der maximalen Spannung ermöglichen. Diese Begrenzerwiderstände werden in der Regel als Längswiderstände und die Zenerdioden als Querwiderstände parallel zum Verbraucher in die Leitung eingefügt, da an den Begrenzerwiderständen in der Regel ein höherer Spannungsabfall auftritt. Diese Längswiderstände steilen damit in der Regel eine zusätzliche Last für die Leitung dar, wenn sie nicht zufällig durch den Innen widerstand von anderweitig genutzten Bauelementen verwirklicht werden können.To protect devices connected to lines of a telecommunications network, in particular a telephone network, against overvoltages, it is already known to provide protective devices at the input of the devices to be protected. Depending on the type of device to be protected, these protective devices generally consist of gas-filled surge arresters for coarse protection and / or of diodes or Zener diodes for fine protection, which are connected between the wires of the connection line. In particular, two zener diodes connected in series in opposite directions are used to ensure protection independent of the polarity of the overvoltages. Since diodes and Zener diodes can only tolerate a limited current without damage, low-resistance limiting resistors are required in series, which at the same time enable voltage detection and thus a step-by-step reduction of the maximum voltage. These limiter resistors are usually inserted into the line as series resistors and the Zener diodes as shunt resistors in parallel to the consumer, since a higher voltage drop usually occurs at the limiter resistors. These series resistances thus usually represent an additional load for the line if they can not accidentally be realized by the internal resistance of components used elsewhere.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, für Schaltungsanordnungen der eingangs genannten Art eine vorteilhafte Lösung zu schaffen. Dieses wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß parallel zur Stationsschaltung dieThe object of the invention is therefore to provide an advantageous circuit arrangement of the type mentioned at the outset To create a solution. This is achieved according to the invention in that, in parallel with the station circuit, the

ίο Reihenschaltung eines polungsunabhängigen spannungsbegrenzenden Schutzwiderstandes und eines niederohmigen Begrenzerwiderstandes angeordnet ist und daß im Wählzustand der Schutzwiderstand der Wähleinrichtung und der Begrenzerwiderstand der Stationseinrichtung parallel geschaltet istίο Series connection of a polarity-independent voltage-limiting Protective resistor and a low-resistance limiter resistor is arranged and that in the selected state the protective resistor of Selector device and the limiter resistor of the station device is connected in parallel

Gemäß der Erfindung wird auf einen Längswiderstand verzichtet Im normalen Betriebszustand liegen Begrenzerwiderstand und spannungsabhängiger Schutzwiderstand in Reihe parallel zur Station. Sie bilden damit einen Nebenschluß zur Stationsschaltung, was in der Regel ausreicht, wenn die Stationsschaltung keine elektronischen Bauteile beinhaltet Im Wählzustand dagegen liegt der Schutzwiderstand quer zum Eingang der Wähleinrichtung und der Begrenzerwiderstand parallel zur Station, die damit in etwa kurzgeschlossen und somit unwirksam ist. Infolge Beibehaltung der Reihenschaltung beider Widerstände bleibt im Überlastfall die Spannung am Eingang dc-r Wähleinrichtung auf den Schwellenwert des Schutzwiderstandes begrenzt so daß in der Wähleinrichtung wesentlich empfindlichere Bauelemente geschützt werden können. Als Schutzwiderstand sind ebenfalls zwei gegensinnig in Reihe geschaltete Zenerdioden möglich. Bei höheren Leistungen ist dagegen ein Varistor vorteilhafter.According to the invention, a series resistance is dispensed with in the normal operating state Limiter resistor and voltage-dependent protective resistor in series parallel to the station. she thus form a shunt to the station circuit, which is usually sufficient if the station circuit contains no electronic components In the selected state, however, the protective resistance is across the Input of the dialing device and the limiter resistor parallel to the station, which thus roughly short-circuited and is therefore ineffective. As a result of maintaining the series connection of both resistors, im remains In the event of an overload, the voltage at the input dc-r selection device limited to the threshold value of the protective resistance so that essential in the selection device more sensitive components can be protected. Two opposing directions are also used as protective resistances Zener diodes connected in series possible. In contrast, a varistor is more advantageous for higher powers.

Bei Wähleinrichtungen mit Impulsgabe durch einen Halbleiterkontakt läßt sich der Schutz gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wirkungsvoll dadurch verstärken, daß der Halbleiterkontakt durch eine vom Eingang der Wähleinrichtung abgeleitete Sperrspan-In the case of selection devices with impulses through a semiconductor contact, the protection can be according to a Further development of the invention effectively reinforce that the semiconductor contact by one of the Entrance of the dialing device derived blocking voltage

nung bei Überschreiten einer vorgegebenen Eingangsschwellspannung gesperrt wird. Diese Lösung beruht auf folgender Überlegung: Halbleiterschalter sind in der Regel spannungsfest genug, nur die mit der Überspannung verbundenen hohen Ströme führen zu einer Zerstörung. Sperrt man daher die Transistoren mit einer von der Überspannung abgeleiteten Steuerspannung, so ergibt sich in Verbindung mit dem Schutzwiderstand am Eingang eine einfache und ausgezeichnete Schutzwirkung. voltage is blocked when a specified input threshold voltage is exceeded. This solution is based based on the following consideration: Semiconductor switches are usually voltage-proof enough, only those with the overvoltage associated high currents lead to destruction. If you block the transistors with a the control voltage derived from the overvoltage, in connection with the protective resistor on Input a simple and excellent protective effect.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang der Wähleinrichtung ein Spannungsteiler mit Zenerdiode parallel geschaltet ist, dessen eine Widerstandshälfte dem Er.iitterwiderstand eines Steuertransistors für den Halbleiterkontakt bildet, und daß dem Basiswiderstand mit der Basisemitterstrecke des Sleuertransistors in Reihe eine Diode parallel geschaltet ist, die zugleich mit dem Emitterwiderstand in Reihe parallel zur Stromversorgung der Wähleinrichtung liegt und die an derA preferred embodiment of the invention is characterized in that the input of the selection device a voltage divider with Zener diode is connected in parallel, one half of which is the resistor Er.iitterharz forms a control transistor for the semiconductor contact, and that the base resistance with the base-emitter path of the sleuer transistor in Series a diode is connected in parallel, which at the same time with the emitter resistor in series parallel to the power supply the dialing device and the

μ Emitterbasisstrecke des Steuertransistors im Überlastfall auftretende Sperrspannung begrenzt.μ Emitter base path of the control transistor in the event of an overload Occurring reverse voltage limited.

Weitere Einzelheiten der Erfindung seien nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.Further details of the invention are shown below with reference to one in the drawing Embodiment explained in more detail.

h^r, F i g. 1 zeigt im einzelnen eine an die beiden Adern a und b anschaltbare Sprechschaltung WS einer Fernsprechstation iind eine über eine dreipolige Steckverbindung mit den Anschlußpunkten si bis s3 in die h ^r , F i g. 1 shows in detail a speech circuit WS of a telephone station that can be connected to the two wires a and b, via a three-pin plug connection to the connection points si to s3 in the

Anschlußleitung einschaltbare Wähleinrichtung WEiür eine tastengesteuerte Impulswahl. Die Anschlußpunkte der Wähleinrichtung sind so gewählt, daß mit geringstmößlichem Kontaktaufwand ein Austausch der Wähleinrichtung gegen anders arbeitende Einrichtungen möglich ist Von der Wähleinrichtung WE sind lediglich die eine Graetzbrücke bildenden Dioden D1 bis D 4 für den Verpolungsschutz sowie der als Impulskontakt wirkende Transistor Ti mit seinem Steuertransistor T2 sowie die gemeinsamen Tastenkontakte Ta 1, Ta2, Trund ein Kontakt nsa eines bistabilen Relais Für die Umschaltung vom Sprechzustand in den Wähkustand und umgekehrt gezeigt Alle übrigen Funktionsteile der Wähleinrichtung sind in dem mit ZG bezeichneten Block zusammengefaßt, da sie für das Verständnis der Erfindung ohne Belang sind.Connection line switchable selection device WEi for a key-controlled pulse dialing. The connection points of the selection device are chosen so that with geringstmößlichem contact effort replacement of the selector to different operating devices is possible by the selection means WE are merely a Graetz bridge forming diodes D 1 to D 4 for the reverse polarity protection, as well as acting as an impulse contact transistor Ti with its control transistor T2 and the common key contacts Ta 1, Ta 2, Trund summarized contact nsa a bistable relay for the switching from the speech state to the Wähkustand and shown inverted All the other functional parts of the selector are in the region labeled ZG block since it of for understanding Invention are irrelevant.

Die Arbeitsweise dieser an sich bekannten Anordnung ist kurz folgende: Im Sprechzustand ist die Sprechschaltung 55 mit den beiden Adern a und b der Anschlußleitung verbunden. Die Wähleinrichtung WE ist in diesem Zustand durch die Kontakte Tr und nsa kurzgeschlossen. Wird dagegen eine der Zifferntasten der Wähleinrichtung betätigt, so wird über den gemeinsamen Tastenkontakt Ta 1 die Sprechschaltung unwirksam geschaltet, da der Widerstand Ws sehr niederohmig ist. Weiterhin wird mit Kontakt Tr der Kurzschluß der Wähleinrichtung aufgehoben und mit Kontakt Ta 2 der Transistor T2 leicht aufgesteuert, so daß auch der Transistor Ti leitend und damit die Stromversorgung der übrigen Funktionsteile ermöglicht wird. Als Folge davon wird ein nicht dargestelltes bistabiles Relais umgeschaltet, das mit seinem Kontakt nsa den gemeinsamen Tastenkontakt Ta 1 überbrückt, so daß der Wählzustand unabhängig von der Fortdauer der Tastenbetätigung aufrechterhalten bleibt, bis die durch die jeweilige Zifferntaste festgelegte Impulsserie zur Aussendung gelangt ist. Die in diesem Betriebszustand am Ausgang nsi der Impulserzeugerschaltung erscheinenden Steuerimpulse sperren im bekannten Rhythmus den als Impulskontakt wirkenden Transistor Ti und übermitteln so die Wählinformation über die Anschlußleitung zur nicht dargestellten Vermittlungsstelle. Sobald alle in die Wähleinrichtung eingegebenen Ziffern ausgesendet sind, kehrt die Wähleinrichtung in die Ruhelage zurück. Damit wird auch der Kontakt nsa wieder umgelegt und die Wähleinrichtung wieder unwirksam geschaltet.The mode of operation of this arrangement, known per se, is briefly as follows: In the speech state, the speech circuit 55 is connected to the two wires a and b of the connection line. The selection device WE is short-circuited in this state by the contacts Tr and nsa. If, on the other hand, one of the numeric keys of the dialing device is actuated, the speech circuit is switched ineffective via the common key contact Ta 1, since the resistance Ws is very low-resistance. Furthermore, the short circuit of the selection device is canceled with contact Tr and the transistor T2 is turned on slightly with contact Ta 2, so that the transistor Ti is also conductive and thus the power supply of the other functional parts is made possible. As a result, a bistable relay, not shown, is switched, which bridges the common key contact Ta 1 with its contact nsa , so that the dialing state is maintained regardless of the continued key operation until the series of pulses determined by the respective numeric key is transmitted. The control pulses appearing in this operating state at the output nsi of the pulse generator circuit block the transistor Ti , which acts as a pulse contact, in the known rhythm and thus transmit the dialing information via the connecting line to the exchange (not shown). As soon as all the digits entered into the dialing device have been sent out, the dialing device returns to the rest position. In this way, the contact nsa is also switched over again and the selection device is switched to ineffective again.

In Auswirkung der Erfindung üind parallel zu den Steuerkontakten der Wähleinrichlung im Leitungszug und zur Sprechschaltung zwei Widerstände vorgesehen, von denen der eine Vein Varistor ist, der beispielsweise erst bei einer Spannung von 100 V leitend wird, und der andere Rb ein niederohmiger Drahtwiderstand. Im Sprechzustand begrenzen diese Widerstände den Stromfluß über die Kontakte Trund nsa im Leitungszug und über die Sprechschaltung SS, Da die Wähleinrichtung WEin dieser Betriebsphase kurzgeschlossen ist, ist sie gleichfalls hinreichend geschützt Im Wählzustand dagegen liegt der Varistor V unmittelbar parallel zur Wähleinrichtung, und der Begrenzerwiderstand Rb ist über die Kontakte Ta 1 bzw. nsa zur Sprechschaltung WS parallel geschaltet.As a result of the invention, two resistors are provided in parallel to the control contacts of the dialing device in the cable run and to the speech circuit, one of which is a Vein varistor which, for example, only becomes conductive at a voltage of 100 V, and the other Rb is a low-resistance wire resistor. In the speech state, these resistors limit the flow of current via the contacts Trund nsa in the cable run and over the speech circuit SS, Since the selection device WE is short-circuited in this operating phase, it is also adequately protected.In the dial state, on the other hand, the varistor V is directly parallel to the selection device, and the limiter resistor Rb is connected in parallel to the speech circuit WS via the contacts Ta 1 or nsa.

Der Varistor V'begrenzt somit den Spannungsanstieg am Eingang der Wähleinrichtung und der Widerstand Rb den an der Sperechschaltung irn Überlastfall. Da der sehr niederohmige Quellwidersta"-:! der Überspannungsquelle sehr hohe Ströme nach sich zieht, die zur Zerstörung des als Impulskontakt wirkenden Transistors 7Ί führen wurden, wird der Impulskontakt bei Überschreiten einer vorgegebenen Eingangsschwellspannung automatisch gesperrt. Zu diesem Zweck ist mit dem Emitterwiderstand R 1 des Transistors T2 ein weiterer Widerstand R 5 und eine Zenerdiode ZD in Reihe geschaltet. Infolge des Stromflusses über diesen Spannungsteiler nach Diirchbruch der Zenerdiode ZD wird das Pote:ii><tl am Emitter des Transistors Γ2 derartig erhöht, da3 der Transistors T2 sperrt. Als Folge davon wird auch cf,?r Transistor TX gesperrt. Die Diode D6 verhindert dabei, öcß üer Spannungsabfall an der Basisemitterstrecke des Transistors Γ2 zu groß wird und diese Strecke durchschlägt Insgesamt ergibt sich somit eine sehr wirksame Schutzschaltung, die sowohl die Wähleinrichtung WE als auch die Sprechscnaltung 55in ausreichendem Maße schützt.The varistor V 'thus limits the voltage rise at the input of the selection device and the resistor Rb that at the latch circuit in the event of an overload. Since the very low-ohm source resistance of the overvoltage source entails very high currents, which would destroy the transistor 7Ί acting as a pulse contact, the pulse contact is automatically blocked when a specified input threshold voltage is exceeded. For this purpose, the emitter resistor R 1 of the transistor T2 another resistor R 5 and a Zener diode ZD are connected in series. As a result of the current flow through this voltage divider after the Zener diode ZD breaks, the potential: ii><tl at the emitter of the transistor Γ2 is increased in such a way that the transistor T2 blocks consequence, also cf,? r transistor TX locked. the diode D6 prevents, öcß üer voltage drop across the base-emitter path of the transistor Γ2 becomes too large and this route by proposes Overall, this results in a very effective protection circuit that both the selector WE and protects the voice circuit 55 to a sufficient extent.

F i g. 2 zeigt eine andere Anordnung der Kontakte der Wähleinrichtung, die dadurch bedingt ist, daß die Kentakte TaX und Tr der Fig.) zu einem einzigen '(Jmschaliekontakt Tg zusammengefaßt sind. Die Wirksamkeit der Anordnung nach F i g. 1 wird dadurch nicht verändert.F i g. 2 shows a different arrangement of the contacts of the selection device, which is due to the fact that the centrepieces TaX and Tr of the figure) are combined into a single '(shell contact Tg ). This does not change the effectiveness of the arrangement according to FIG.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for the protection of subscriber stations with dialing devices in telecommunications, in particular telephone systems, against high voltages, characterized in that the series connection of a polarity-independent voltage- limiting protective resistor (V) and a low-resistance limiter resistor (Rb) is arranged in parallel with the station circuit (SS) and that under Maintaining the series connection in the selected state, the protective resistor finder the selector device (WE) and the limiter resistor (R _B ) of the station circuit (SS) is connected in parallel.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the protective resistor (V) is a varistor.

3. Circuit arrangement according to claim t or 2, characterized in that in the case of selection devices with impulses through a semiconductor contact (ζ. Β. Transistor? 'L) the semiconductor contact is blocked by a blocking voltage derived from the input of the selection device (WE) when a predetermined input threshold voltage is exceeded .

4. A circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the input of the selection means (WE), a voltage parts. · (R 1, R 5, ZD) is connected in parallel with the zener diode of which one resistor half (R I) the emitter resistor of a control transistor (T2 ) for the semiconductor contact (T 'I) forms, and that the base resistance (R 3) with the bas ~ emitter path of the control transistor (T2) in series a diode (D 6) is connected in parallel, which at the same time with the Dsm transmitter resistance (R 1 ) is in series parallel to the power supply of the selection device and limits the reverse voltage that occurs at the emitter base path of the control transistor (T2) in the event of an overload.