DE3422995C1

DE3422995C1 - Überspannungsschutz-Schaltungsanordnung für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechleitungen

Info

Publication number: DE3422995C1
Application number: DE19843422995
Authority: DE
Inventors: Otmar Dipl.-Ing. 6074 Rödermark Freitag; Erhard Dipl.-Ing. 6368 Bad Vilbel Reitz
Original assignee: Telefonbau und Normalzeit GmbH
Current assignee: Tenovis GmbH and Co KG
Priority date: 1984-06-22
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1985-11-21

Description

In Reihe mit dem Varistor Vsind aus jeweils hintereinander geschalteten Dioden D t bis Dn bestehende Zweige angeordnet, die so geschaltet sind, daß beim Auftreten einer Überspannung für jede Stromrichtung
einer der Zweige durchlässig werden kann. Den Diodenzweigen parallelgeschaltet ist ein Widerstand R 1, der die Aufgabe hat, bei der im Normalbetrieb auftretenden Spannung zusammen mit dem Varistor Veinen Spannungsteiler zu bilden. Dabei fällt an dem den Diodenzweigen parallel geschalteten Widerstand R I eine Spannung ab, die unterhalb der Summe der Flußspannungen der in Reihe geschalteten Dioden liegt. Der Wert des Widerstandes R ist also so gewählt, daß keiner der Diodenzweige bei dem im normalen Betriebsfall auftretenden Signalspannungen einschließlich der Versorgungsspannung leitend werden kann.
Beim normalen Betrieb, d. h. wenn der Varistor V hochohmig ist, bilden die Diodenzweige somit lediglich eine geringe Kapazität, so daß für hochfrequente Signale kaum eine nennenswerte Ableitung gegeben ist. Falls eine einzelne Diode bereits eine so geringe Kapazität hat, daß entsprechend der auf der Leitung vorherrschenden Frequenz im normalen Betriebsfall der gewünschte Effekt bereits erzielt wird, so genügt es, in jedem Diodenzweig nur eine einzige Diode vorzusehen.
Durch die Reihenschaltung mehrerer Dioden wird die Gesamtkapazität entsprechend verringert.
Die in der F i g. 2 dargestellte Überspannungsschutz-Schaltungsanordnung sieht vor, daß der Varistor Vzwei gegeneinander geschaltete Zenerdioden Z 1 und Z2 vorgeschaltet sind. Dabei ist die Zenerspannung so gewählt, daß im normalen Betriebsfall mit Sicherheit die Sperrbedingung gegeben ist. Mit einem aus zwei Widerständen R 2 und R 3 bestehenden Spannungsteiler, der natürlich sehr hochohmig ist, wird an die Zenerdioden Z 1 und Z2 eine Gleichspannung angelegt, womit ihre Kapazität zusätzlich noch wesentlich verringert wird.
Damit die Schutzwirkung eintreten kann, muß die Zenerspannung der Zenerdioden Zl und Z2 selbstverständlich so gewählt werden, daß sie beim Auftreten einer Überspannung sofort leitend werden.
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Claims

Patentansprüche: 1. Überspannungsschutz-Schaltungsanordnung für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechleitungen, wobei ein bei Überspannung leitend werdendes Schaltelement so an die Leitung angeschaltet ist, daß daran angeschlossene Geräte vor Überspannung geschützt werden, wobei bei Überspannung ansprechende Schaltelemente, z. B. Varistoren, mit Dioden für jede Stromrichtung in Reihe geschaltet sind, d a -durch gekennzeichnet, daß aus einer oder mehreren hintereinander geschalteten Dioden (D 1 bis Dn) bestehenden Zweigen ein gemeinsamer Widerstand (R 1) parallel geschaltet ist, der bei gesperrtem Varistor (V) mit diesem ein Spannungsteiler bildet und den Spannungsabfall an dem in Durchlaßrichtung betriebenen Diodenzweig so begrenzt, daß die Dioden (D 1 bis Dn) bei einem Nutzsignal nicht leitend werden, sondern nur als sehr kleine Kapazitäten wirken.
2. Überspannungsschutz-Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe geschaltet mit dem bei Überspannung ansprechenden Schaltelement, z. B. Varistor (V) zwei gegeneinander geschaltete Zenerdioden (Z 1, Z2) vorgesehen sind, die bei nicht durchgeschaltetem Varistor (V) als sehr kleine Kapazitäten wirken und beim Ansprechen des Varistors (V)leitend werden.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdioden (Z1, Z2) über einen Spannungsteiler (R 2, R 3) eine Vorspannung erhalten, wodurch ihre Kapazität noch mehr verringert wird.

Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutz-Schaltungsanordnung für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechleitungen nach dem Oberbegriff des Patent-

anspruches 1.

Um elektrische und elektronische Einrichtungen und Geräte vor Überspannung zu schützen, ist es bekannt, besondere Überspannungsschutzschaltungen vorzusehen. Zu diesem Zweck werden bei Überspannung leitend werdende Schaltelemente so an eine Stromversorgungs- oder Übertragungsleitung angeschlossen, daß eine auftretende Überspannung so abgeleitet wird, daß das zu schützende Gerät nicht beschädigt werden kann.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist angegeben in der DE-OS 2334698. Die auf Überspannung ansprechenden Elemente sind dabei jeweils an eine Leitung gegen Erdpotential geschaltet. Es sind außerdem Dioden vorgesehen, damit unabhängig von der Polarität einer Überspannung eine Ableitung erfolgen kann, wobei es möglich ist, für mehrere Leitungen jeweils ein gemeinsames, auf Überspannung ansprechendes Schaltelement, beispielsweise Entladungsröhren oder Halbleiterelemente wie Varistoren oder Thyristoren anzuwenden.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die auf Überspannung ansprechenden Schaltelemente, beispielsweise Varistoren und auch Dioden eine Kapazität haben, die nicht mehr vernachlässigbar ist, wenn während des normalen Betriebes ein Übertragungssignal hoher Frequenz auf den vor Überspannung geschützten Leitungen vorliegt, wie dies auf Seite 11 in der genannten Offenlegungsschrift auch schon beschrieben ist. Um hier Abhilfe zu schaffen, wird bei der DE-OS 23 34 698 vorgeschlagen, Spulen vorzusehen, die bei hohen Frequenzen einen hohen Widerstand aufweisen. Diese Spulen liegen jedoch beim Auftreten einer Überspannung in dem Stromkreis, über den die Überspannung abgeleitet werden soll. Um in diesem Fall zu verhindern, daß durch das Auftreten einer Induktivität die Ableitung des Spannungsstoßes verzögert wird, werden die Spulen in besonderer Weise gegeneinander geschaltet, so daß die Induktivität dann aufgehoben wird. Diese Spulen sind zwar für das Vermeiden einer Dämpfung des hochfrequenten Nutzsignals während des normalen Betriebes bestens geeignet; es ergibt sich jedoch auf jeden Fall eine Beeinträchtigung des Schutzverhaltens der betreffenden Gesamt-Schaltungsanordnung, wenn die Spulen nicht in besonderer Weise ausgestaltet sind, wodurch ein erheblicher Aufwand gegeben ist.

Aus der DE-OS 32 15 551 ist eine Schaltungsanordnung für den Überspannungsschutz von Schnittstellenschaltungen bekannt, wobei Varistoren und Dioden miteinander kombiniert sind. Jede einzelne Anschlußleitung ist dabei mit je zwei Dioden beschaltet, die über Varistoren mit Erdpotential verbunden sind. Die Schaltungsanordnung hat die Gestalt einer Brückenschaltung, wobei auch die Stromversorgungsleitungen mit einbezogen sind. Da diese Schaltungsanordnung gemeinsame Punkte aufweist, an denen die Dioden zusammengefaßt sind, und diese Punkte über je einen Kondensator mit Erde verbunden sind, ist es nicht ausgeschlossen, daß bei hochfrequenten Nutzsignalen auf den Anschlußleitungen infolge der Kapazitäten der Dioden Ableitungen stattfinden. In der DE-OS 32 15 551 ist an keiner Stelle erwähnt, auf welche Weise der Einfluß der durch die Dioden gebildeten Kapazität beseitigt oder verhindert wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Überspannungsschutz-Schaltungsanordnung vorzustellen, die auch bei hochfrequenten Nutzsignalen nur eine sehr geringe kapazitive Ableitung aufweist, so daß keine ungünstige Beeinflussung der Nutzsignale stattfindet und trotzdem ein wirksamer Überspannungsschutz besteht.

Diese Aufgabe wird mit den mit Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst Eine Alternative zu dieser Lösung ist im Patentanspruch 2 angegeben.

Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß für jede Leitung separat mit preiswerten und platzsparenden Schaltmitteln ein Überspannungsschutz gegeben ist, wobei die auf den zu schützenden Leitungen vorherrschenden hochfrequenten Nutzsignale durch die Überspannungsschutz-Schaltungsanordnung nicht ungünstig beeinflußt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Anordnung mit vorgeschalteten Diodenzweigen F i g. 2 eine Anordnung mit gegeneinander geschalteten Zenerdioden.

In der Fig 1 ist ein Varistor V dargestellt, der in bekannter Weise bei einer bestimmten Spannung niederohmig wird und dadurch die Überspannung ableitet.