DE2754409B2

DE2754409B2 - Schaltungsanordnung zum Schützen von Fernsprechleitungen

Info

Publication number: DE2754409B2
Application number: DE2754409A
Authority: DE
Inventors: Eise Carel Dijkmans; Franciscus Adrianus Cornelis Maria Schoofs
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-12-20
Filing date: 1977-12-07
Publication date: 1980-03-13
Also published as: BE862020A; JPS5377407A; SE435008B; FR2374793B1; DE2754409C3; SE7714316L; DE2754409A1; FR2374793A1; NL7614118A; GB1552297A; JPS6217454B2; CA1089005A; US4254442A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits bekannt aus »Electrical Communication« Vo. 49 (1974), deutsche Ausgabe, Heft 2, Seiten 138— 148, insbesondere die Figur 10 auf Seite 145.

Diese bekannte Schaltungsanordnung weist den Nachteil auf, daß infolge der Trägheit der Modulation des Diodenwiderstandes und infolge der Induktivität der Zuführungsdrähte die Anfangsspannung an der Begrenzungsdiode während eines Induktionsstoßes wesentlich größer ist als der zulässige stationäre Wert und demnach der von dieser Schaltungsanordnung zu erreichende Schutz unzureichend ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art anzugeben, durch die auch sehr hohe und steil ansteigende Spannungsimpulse zuverlässig begrenzt werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst.

Der Spannungsstoß, der an einer Diode des ersten Paares auftritt, wird durch die Zwischenschaltimpedanz und eine Diode des zv/eiten Paares wesentlich gedämpft, wodurch ein besserer Schutz erhalten wird.

Aus der Zeitschrift »Regelungstechnische Praxis und Prozeßrechentechnik«, 1971, Heft 6, Seiten 211 -214, ist eine Anordnung zum Einstellen von elektrischen Betriebsspannungen für explosionsgefährdete Bereiche angegeben, bei der in Reihe mit der Betriebsspannungsleitung eine Impedanz angeordnet und vor und hinter der Impedanz jeweils eine Zener-Diode gegen die andere Betriebsspannungsleitung geschaltet ist. Dabei ist jedoch nur eine der Zener-Dioden leitend, während die andere lediglich für den Fall Strom übernehmen soll, daß die erste Zener-Diode defekt ist, um die Sicherheit

ι" zu erhöhen. Eine Verbesserung der Ableitung von sehr hohen und steilen Überspannungsimpulsen auf Fernsprechleitungen ist dabei nicht beabsichtigt

Zum Erhalten eines noch besseren Schutzes vor Überspannungen werden die Dioden des zweiten Paares als Zener-Dioden ausgebildet Wenn in diesem Fall der an einer Diode des zweiten Paares zurückbleibende Spannungsstoß größer ist als die Zener-Spannung der anderen Diode, wird die Überspannung zugleich zur anderen Speisespannung abgeführt. Eine Folge davon ist eine gleichzeitige Erhöhung der beiden Speisespannungen, was weniger schädlich ist als die Vergrößerung des Unterschiedes zwischen den Speisespannungen. Es ist von Bedeutung, daß die Stoßimpedanz der Speisung möglichst klein ist, was durch Verwendung kurzer Verbindungen und dicker Leiter erreich; werden kann.

Fig. 1 ist ein Schaltbild einer Anordnung nach der Erfindung;
Fig. 2 ist ein Schaltbild einer Abwandlung der

ίο Anordnung nach Fig. 1;

Fig.3 ist ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung zum künstlichen Erzeugen von Überspannungen.

In Fig. 1 und 2 sind 1-1' die Eingangsklemmen und 2-2' die Ausgangsklemmen einer Anschlußschaltung für

)■> eine Fernsprechleitung.

Die Klemmen 1-Γ liegen an der Teilnehmerseite, wo eine Teilnehmerleitung angeschlossen werden kann. Die Klemmen 2-2' liegen an der zentralen Seite. Die Fernsprechzentrale wird durch den Block TE bezeichnet.

An die Fernsprechleitung sind die Ruhe-Speisewiderstände 3 und 3' angeschlossen, die die Adern der Fernsprechleitung mit der zentralen Batterie verbinden (-Vm und Erde).

Weiter ist an die Fernsprechleitung ein sogenannter Schleifendetektor 4 angeschlossen, der einen Operationsverstärker in Form eines IC (integrierten Schaltung) enthält. Dieser Schleifendetektor 4 bestimmt aus einer Messung der Spannung zwischen den Adern, ob

w die Schleife über die Fernsprechleitung offen oder geschlossen ist.

Der Eingang des Operationsverstärkers ist gegebenenfalls über einen Spannungsteiler an die Fernsprechleitung angeschlossen, um die Spannungen am Eingang in den Arbeitsbereich zu bringen.

In Fig. 1 und 2 sind 5 und 6 und 5' und 6' Begrenzungsdioden, welche die Spannungen der Adern auf den Spannungen der zentralen Batterie begrenzen, von denen die eine durch Erde und die andere durch — Vm bezeichnet ist. Diese Begrenzungsdioden arbeiten mit den in den Adern vorhandenen Widerständen 7 und T zusammen.

Das Auftreten von Überspannungen führt zu Spannungsstößen an den Begrenzungsdioden, die

b5 infolge der Trägheit der Widerstandsmodulation wesentlich über dem stationären Wert liegen (»transient« in Vorwärtsrichtung).

Damit etwaige schädlich«.- Effekte auf den IC im

Schleifendetektor 4 und andere ICs in der Fernsprechzentrale TE verringert bzw. ausgeschaltet werden, ist jede Ader an ein zweites Paar Dioden 8 und 9 und 8' und 9' angeschlossen. Diese Dioden liefern eine zusätzliche Begrenzung der Spannung der Adern gegen die Batteriespannungen.

Die Begrenzungsdioden des zweiten Paares arbeiten mit dem zwischen dem ersten und zweiten Paar geschalteten Begrenzungswiderstand 10 oder 10' zusammen. Diese Widerstände können ebenso wie die Ό Widerstände 7 und 7' einen Wert von etwa 10 bis 20 Ohm haben.

Statt der Begrenzungswiderstände können auch Begrenzungsimpedanzen verwendet werden. In F i g. 2 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Paar Begrenzungsdioden jeder Ader eine Induktivität 11 und 11'geschaltet.

Ein praktischer Wert ist etwa 0,5 μΗ. In der Praxis kain statt einer konzentrierten Impedanz ein Teil der Fernsprechleitung selbst als Impedanz wirksam sein.

Während eines positiven Spannungsstoßes auf der oberen Ader der Fernsprechleitung wird die Spannung an der Diode 8 infolge des sogenannten »transient« in Vorwärtsrichtung noch über Erde hinauskommen können. Aus diesem Grunde werden die Dioden 8 und 9 und 8' und 9' wie in F i g. 2 bezeichnet ist, vorzugsweise als Zener-Dioden ausgebildet.

Während des Überganges in Vorwärtsrichtun^ an der Diode 8 liefert die Zener-Diode 9 dann eine /weite Begrenzung der Aderspannung, dieses Mal gegen die Batteriespannung — Vm.

Auf diese Weise wird eine gleichzeitige Begrenzung der Spannung einer Ader gegen die beiden Speisespannungen erhalten. Ein Vorteil dabei ist, daß die Impedanzen der Zuführungsleitungen der Speisespan- J5 nungen parallel liegen und dadurch zusammen die halbe Impedanz aufweisen. Dies bewirkt, daß die Speisespannungen durch den Spannungsstoß weniger erhöht werden. Weiter werden die beiden Speisespannungen erhöht, wodurch der Unterschied weniger zunimmt.

Eine Diode des zweiten Diodenpaares wird nur während des »transient« in Vorwäritsrichtung an einer Diode des ersten Paares leitend. Während eines positiven Spannungsstoßes an der oberen Ader der Fernsprechleitung entsteht also an der Diode 5 ein »transient« in Vorwärtsrichtung. Während dieses »transient« wird die Diode 8 des ersten Paares leitend, und an der Impedanz 10 oder 11 tritt ein Spannungsabfall auf.

Die in den Dioden des zweiten Paares aufgebrauchte Energie ist im Vergleich zum ersten Paar gering. Dadurch ist es möglich, für das zweite Paar einfachere oder schnellere Dioden oder Zener-Dioden zu benutzen.

Damit die Verlustleistung in den Dioden noch weiter verringert wird, kann es nützlich sein, die Dioden des zweiten Paares an Speisepotentiale anzuschließen, die außerhalb des Gebietes zwischen den Speisungspotentialen des ersten Paares liegen. Also die Dioden 8 und 8' müßten an ein positives Potential und die Dioden 9 und 9' an ein Potential angeschlossen werden, das negativer ist als — Vm, damit die Verlustleistung verringert wird.

Zur praktischen Erprobung der Anschlußschaltung ist eine Schaltungsanordnung nach F i g. 3 — die selbst nicht zum Erfindungsgegenstand gehört — zur künstlichen Erzeugung von Überspannungen verwendet worden mit den nachfolgenden Daten:

Spannungsquelle 12: Ϊ800 Volt

Widerstand 13:	200 kOhm
Widerstand 14:	lOOhm
Widerstand 15:	100 Ohm
Kondensator 16:	16 μΡ
Kondensator 17:	0,2 μΡ
gesteuerter
Gleichrichter:	BTW 92.

Eine Schaltungsanordnung nach F i g. 2 wurde mit den durch die Schaltungsanordnung nach F i g. 3 erzeugten Spannungsstößen erprobt. Es stellte sich heraus, daß die integrierten Schaltungen die noch zurückbleibenden Impulse auf der Speisung (-Vm= +5V in diesem Fall) und am Eingang ertragen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Schützen von Fernsprechleitungen vor Überspannungen mit einem ersten Paar Halbleiterdioden, die in gleichem Sinne zwischen zwei Punkten konstanten Potentials derart in Reihe geschaltet sind, daß die Dioden normalerweise gesperrt sind, wobei der Verbindungspunkt zwischen den Dioden mit einer Ader der Fernsprechleitung verbunden ist, so daß im Falle des Auftritts von Überspannungen die Spannung der Ader auf das Potential des einen oder des anderen Punktes konstanten Potentials begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein zweites Paar Halbleiterdioden vorhanden ist, die im gleichen Sinne zwischen zwei Punkten konstanten Potentials derart in Reihe geschaltet sind, daß die Dioden normalerweise gesperrt sind, wob.^i der Verbindungspunkt zwischen don Dioden mit der Ader der Fernsprechleitung verbunden ist, daß in der Ader der Fernsprechleitung zwischen dem Verbindungspunkt mit dem ersten Diodenpaar und dem Verbindungspunkt mit dem zweiten Diodenpaar eine Impedanz geschaltet ist, und daß der Potentialbereich zwischen den Punkten konstanten Potentials des zweiten Diodenpaares größer oder gleich ist als der des ersten Paares.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz eine Induktivität ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden des zweiten Diodenpaares durch Zener-Dioden gebildet werden.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz durch einen Teil der Fernsprechleitung gebildet wird.