DE4326596C2 - Schutzschaltungsanordnung für elektronische Teilnehmerschaltungen - Google Patents
Schutzschaltungsanordnung für elektronische TeilnehmerschaltungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltungsanordnung für
elektronische Teilnehmerschaltungen, die angewendet wird, um
Überspannungen von den Eingängen der elektronischen
Teilnehmerschaltung fernzuhalten. Derartige Überspannungen treten
vorrangig durch Blitzbeeinflussung der Teilnehmeranschlußleitungen
auf. Die daran angeschlossenen Teilnehmerschaltungen, die in
zunehmendem Maße mit integrierten Schaltkreisen realisiert werden,
sogenannte Subscriber Line Interface Circuits, SLIC, sind gegen
Überspannungen besonders empfindlich und in ihrer Funktion
gefährdet.
Es ist bei Speisestromkreisen mit üblicherweise geerdetem positivem
Pol der Speisespannungsquelle prinzipiell bekannt, positive
Überspannungen auf Teilnehmeranschlußleitungen über Dioden und
negative Überspannungen über Dioden und einen gezündeten Thyristor
nach Masse abzuleiten, vgl. DD 2 81 331 A7. Bei einer solchen
Schaltungsanordnung ist es erforderlich, daß der Thyristor einen
sehr großen Haltestrom hat, um zu verhindern, daß der leitende
Zustand des Thyristors, der nur bei Überspannungen auftreten soll,
durch den von der Teilnehmerschaltung lieferbaren Strom
aufrechterhalten und somit unabhängig von der externen Überspannung
wird. Dieser große Haltestrom bedingt jedoch einen hohen
Gatesteuerstrombedarf des Schutzthyristors. Um den
Gatesteuerstrombedarf herabzusetzen, wird bei der in der
Patentschrift DD 2 81 331 A7 beschriebenen Schaltungsanordnung die
Thyristoransteuerung über eine zusätzliche Transistorschaltung
vorgenommen.
Es ist weiterhin eine Schaltungsanordnung zum Schutz der
elektronischen Schnittstellenschaltung von
Teilnehmeranschlußschaltungen bekannt, bei der der
Steuerstrombedarf des speziellen Schutzthyristors durch einen dem
Gateanschluß vorgeschalteten Hilfsthyristor verringert wird, vgl.
EP 0 248 319 B1. Ein großer Steuerstrombedarf entsteht für den
praktisch häufig auftretenden Fall, daß mehrere
Teilnehmeranschlußleitungen gleichzeitig durch Überspannungen,
herrührend von Blitzeinwirkungen, beeinflußt werden, so daß dann
die Steuerspannungsquelle besonders stark belastet wird.
Mit den bekannten Schaltungsanordnungen wird zwar eine
Schutzwirkung erzielt, es müssen jedoch teure Spezialbauelemente
oder aufwendige Zusatzschaltungen eingesetzt werden.
Daraus resultiert die Aufgabe, eine Schutzschaltungsanordnung
anzugeben, die mit kostengünstigen handelsüblichen Bauelementen
realisierbar ist, und die den Schutz gemeinsam für mehrere
Teilnehmerschaltungen gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die im ersten Anspruch beschriebene
Schaltungsanordnung gelöst.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß ein bei Überspannung
gezündeter Thyristor über eine Komparatorschaltung bewirkt, daß die
zu schützenden Teilnehmerschaltungen in den stromlosen Zustand
geschaltet werden. Hierzu ist eine Steuerschaltung in der
Teilnehmerschaltung erforderlich, die jedoch bei monolithischer
Integration keinen wesentlichen Aufwand bedeutet. Damit wird
verhindert, daß von den Teilnehmerschaltungen ein ausreichend
großer Haltestrom für den Thyristor geliefert wird, so daß ein
Netzthyristor mit geringem Haltestrom eingesetzt werden kann. Der
Thyristor schaltet bei fehlender Überspannung automatisch in den
gesperrten Zustand, und die Teilnehmerschaltungen sind dann wieder
funktionsbereit. Der eingesetzte Thyristor weist neben der geringen
Ansteuerleistung als technischen Vorteil auch Preisvorteile,
bedingt durch hohe Produktionsstückzahlen und einfache
Halbleiterherstellung auf. Der Schutz mehrerer
Teilnehmerschaltungen mit nur einer Schutzschaltungsanordnung ist
mit der erfindungsgemäßen Lösung problemlos möglich.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachstehend an einem
Ausführungsbeispiel erläutert. Die dazugehörige Figur zeigt ein
Schaltbild der Schutzschaltungsanordnung.
In der Figur sind zwei Teilnehmerschaltungen SLIC1, SLICn mit den
dazugehörigen Teilnehmeranschlußleitungen Ltg1, Ltgn, die aus der
a-Ader und der b-Ader bestehen, dargestellt. Weitere
Teilnehmerschaltungen und Teilnehmeranschlußleitungen sind nicht
dargestellt, können aber, wie im Zusammenhang mit der
Schutzschaltungsanordnung angedeutet, mit dieser verbunden werden.
Positive Überspannungen auf den Teilnehmeranschlußleitungen Ltg1,
Ltgn, werden durch die jeweils ersten Dioden D₁₁, D1n und die
jeweils zweiten Dioden D₂₁, D2n gegen Masse abgeleitet. Die
Schutzschaltungsanordnung besteht aus der den
Teilnehmeranschlußleitungen Ltg1, Ltgn jeweils zugeordneten dritten
Diode D₃₁, D3n und der vierten Diode D₄₁, D₄₁ sowie einem
Thyristor Th mit einem dem Gateanschluß zugeordneten Widerstand
RG und aus einem Komparator K.
Im ungestörten Zustand ist der Thyristor Th gesperrt, die
Gatesteuerspannung UG, beispielsweise -100 V, die am ersten
Eingang des Komparators K liegt, ist dem Betrage nach größer als
die am zweiten Eingang des Komparators K liegende
Vergleichsspannung UV, beispielsweise -5 V, und der Ausgang des
Komparators, der mit einem jeweiligen Steuereingang IST der
Teilnehmerschaltungen SLIC1, SLICn verbunden ist, ist inaktiv. Es
ist möglich, statt der Gatesteuerspannung UG die Katodenspannung
UK des Thyristors Th an den ersten Eingang des Komparators zu
legen. Die Gatesteuerspannung UG wird dem Thyristor Th über einen
Widerstand RG von einer Steuerspannungsquelle UST zugeführt.
Treten nun auf einer Teilnehmerleitung oder auf mehreren
Teilnehmerleitungen Ltg1 . . . Ltgn negative Überspannungen auf, deren
Betrag größer als die Gatesteuerspannung UG, beispielsweise
größer als 100 V, ist, zündet der Thyristor Th und bildet mit der
dritten und vierten Diode D₃₁, D₄₁; D3n, D4n einen
niederohmigen Pfad nach Masse. Die Gatesteuerspannung UG und die
Katodenspannung UK betragen dann UG ≈ -1 V und UK ≈ -1 V und
sind dem Betrag nach kleiner als die Vergleichsspannung UV des
Komparators K. In diesem Fall wird am Komparatorausgang ein Signal
erzeugt, das über den jeweiligen Steuereingang IST der
Teilnehmerschaltungen SLIC1 . . . SLICn eine Unterbrechung des
Speisestromkreises bewirkt, d. h. sämtliche angeschlossenen
Teilnehmerschaltungen SLIC1 . . . SLICn werden im wesentlichen
stromlos. Bei Wegfall der negativen Überspannungen können die
abgeschalteten Teilnehmerschaltungen SLIC1 . . . SLICn nur einen sehr
geringen Strom liefern, so daß der Haltestrom des Thyristors Th
unterschritten wird und dieser in den gesperrten Zustand
zurückschaltet. Damit wird die Spannung UG beziehungsweise UK
am ersten Eingang des Komparators K negativer als die
Vergleichsspannung UV am zweiten Eingang des Komparators K, d. h.
/UG/</UV/, so daß nunmehr über das Komparatorausgangssignal,
oben als inaktiver Zustand bezeichnet, und den Steuereingang IST
der jeweiligen Teilnehmerschaltungen SLIC1 . . . SLICn der
Speisestromkreis wieder aktiviert wird. Somit wird automatisch der
ungestörte Ausgangszustand wiederhergestellt. Da bei stromlosen
Teilnehmerschaltungen SLIC1 . . . SLICn ein sehr geringer Haltestrom
durch den Thyristor Th fließt, ist vorteilhafterweise der Einsatz
kostengünstiger Netzthyristoren mit ausreichender Stromfähigkeit
möglich. Bisher war der geringe Haltestrom von Netzthyristoren ein
Hinderungsgrund, diese als Schutzthyristoren für den beschriebenen
Zweck einzusetzen.
Claims (3)
1. Schutzschaltungsanordnung für elektronische
Teilnehmerschaltungen gegen Überspannungen auf
Teilnehmeranschlußleitungen (Ltg1 . . . Ltgn) von denen jeweils eine
Ader (a, b) über mindestens eine Diode (D₃₁, D₄₁, D3n, D4n)
und einen zu den Dioden (D₃₁, D₄₁, D3n, D4n) in Reihe
liegenden Thyristor (Th) beim Auftreten von Überspannungen eine
niederohmige Verbindung zwischen der Ader (a, b) der
Teilnehmeranschlußleitung (Ltg1 . . . Ltgn) und Masse bilden,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gateanschluß
des Thyristors (Th) über einen Widerstand (RG) mit einer
Steuerspannungsquelle (UST) verbunden ist, daß ein Anschluß des
Thyristors (Th) an einen ersten Eingang eines Komparators (K)
geschaltet ist, daß an einem zweiten Eingang des Komparators (K)
eine Vergleichsspannung (UV) liegt, und daß der Ausgang des
Komparators (K) an einen Steuereingang (IST) mindestens einer
Teilnehmerschaltung (SLIC1 . . . SLICn) geschaltet ist.
2. Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Gateanschluß des Thyristors (Th) mit dem
ersten Eingang des Komparators (K) verbunden ist.
3. Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kathode des Thyristors (Th) mit dem ersten
Eingang des Komparators (K) verbunden ist.
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