IT9021859A1 - Dispositivo di protezione di circuiti elettrici e/o elettronici di telefoni atto a limitare la potenza dissipata in essi. - Google Patents

Description

Descrizione di un'invenzione

Forma oggetto della presente invenzione un dispositivo per limitare la potenza dissipata in un circuito elettrico e-/o elettronico connesso ad un carico, per es. un telefono.

Nei circuiti del tipo sopra citato è molto sentito il problema di limitare la potenza dissipata in essi al fine di limitare, per esempio, il riscaldamento dei loro componenti.

Con particolare riferimento ai circuiti telefonici, sono noti diversi dispositivi atti ad ottenere la limitazione sopra citata.

Uno di essi prevede l'introduzione di usuali mezzi per la limitazione della corrente massima che può essere fornita alla linea e di un circuito di protezione termica che limita la temperatura massima raggiungibile nel circuito connesso al carico.

Tale dispositivo, pur svolgendo in maniera ottimale la propria funzione durante il normale funzionamento del circuito telefonico, non è in grado di operare efficacemente quando il carico è sottoposto ad una corrente longitudinale o di modo comune.

Infatti, quando il carico assorbe dalla linea di alimentazione una corrente di modo comune, i dispositivi del tipo sopra citato non riescono più a svolgere la loro funzione poichè la soglia di intervento dei mezzi limitatori più sopra citati è usualmente superiore al valore della corrente circolante nel telefono nella situazione suddetta.

Continua, tuttavia, ad operare il circuito di protezione termica il cui intervento, perù, modifica le caratteristiche di funzionamento del circuiti protetto rendendo inaccettabile il suo funzionamento.

Al fine di superare gli inconvenienti suddetti è noto accoppiare il circuito, connesso al carico, con un componente esterno in cui viene dissipata parte della potenza assorbita dal circuito stesso.

In tal modo, il controllo della potenza dissipata nel circuito viene eseguito indirettamente, con i dispositivi noti del tipo sopra citato controllando la potenza dissipata nel componente esterno suddetto.

Tale soluzione, tuttavia, permette di ottenere buoni risultati durante il normale funzionamento del telefono, ma presenta inconvenienti quando il carico, a cui è connesso il circuito telefonico, diviene sede di una corrente di modo comune.

Anche in tal caso, infatti, i dispositivi noti presentano gli stessi inconvenienti più sopra descritti ed in particolare non consentono di limitare l'aumento di temperatura nel componente esterno più sopra citato (provocato dall'aumento della potenza in esso componente dissipata).

Scopo perciò della presente invenzione è quello di offrire un dispositivo di protezione di un circuito elettrico e/o elettronico, in particolare telefonico del tipo connesso ad un carico esterno, che sia in grado di intervenire efficacemente a protezione del circuito suddetto (e del carico ad esso connesso) in qualsiasi edizione di funzionamento.

In particolare, scopo dell'invenzione è quello di offrire un dispositivo del tipo citato che sia in grado di intervenire con efficacia a protezione del circuito suddetto anche quando il carico è sottoposto ad una corrente longitudinale o di modo comune.

Un ulteriore scopo è quello di fornire un dispositivo del tipo sopra citato di semplice realizzazione e di costi contenuti.

Un altro scopo è quello di fornire un dispositivo del tipo citato che permetta di proteggere con notevole affidabilità anche il o i componenti esterni associati al circuito sopra citato.

Questi ed altri scopi che risulteranno evidenti all'esperto del ramo vengono raggiunti da un dispositivo del tipo citato caratterizzantesi per il fatto di comprendere mezzi rilevatori atti a rilevare una corrente di modo comune assorbita dal carico e pilotanti mezzi generatori atti a generare un segnale di corrente, il segnale emesso da questi ultimi variando in funzione del rilevamento effettuato dai mezzi rilevatori e venendo assorbito, almeno in parte, da mezzi assorbiti pilotati da una unità di controllo connessa con mezzi sensori rilevanti la corrente circolante sulla linea ove il suddetto carico è posto, detti mezzi assorbitori essendo connessi, ad un loro capo, con un punto posto a valle del carico, i mezzi assorbitori suddetti, in funzione di un rilevamento di una corrente di modo comune circolante nel carico, variando l'assorbimento del segnale emesso dai mezzi generatori, ciò comportando una variazione della differenza di potenziale ai suoi capi e quindi una variazione del potenziale presente sul carico, tale variazione comportando una limitazione della corrente circolante su que t'ultimo.

Per una miglior comprensione della presente invenzione si allega a puro titolo esemplificativo, ma non limitativo, il seguente disegno, in cui:

la figura 1 rappresenta schematicamente, in uno schema a blocchi, il dispositivo oggetto dell'invenzione in una applicazione; e

la figura 2 rappresenta schematicamente una forma di esecuzione del dispositivo mostrato in fig. 1.

Con riferimento alla figura 1, in essa è rappresentato un circuito 1 per l'alimentazione di un carico 27, a cui è collegato un componente esterno 2 atto a consentire almeno una parziale dissipazione della potenza dissipata dal circuito suddetto. Tale circuito 1 e componente 2 sono disposti tra due linee di alimentazione 3 e 4 in sè note. Il circuito 1 è connesso ad un dispositivo per la limitazione della potenza dissipata in esso e nel componente 2; tale dispositivo comprende una unità di controllo 5 che rileva la corrente circolante nel circuito suddetto, detta unità 5. essendo colleqata con mezzirilevatori 6 atti a rilevare una corrente assorbita dal carico 27 e ad operare su mezzi 7 generanti un segnale di corrente IL proporzionale alla corrente limite accettabile circolante nel circuito 1. In particolare, tale corrente limite è la corrente massima ammissibile entro il suddetto circuito affinchè la potenza dissipata in quest'ultimo {e nel componente 2 ad esso connesso) rimanga entro valori non pericolosi per i componenti del circuito stesso.

I mezzi 7, a loro volta, sono connessi con un punto a massa 8 attraverso un ramo 9 su cui è posto un diodo 10. Tale ramo si diparte da un nodo 11 da cui esce un altro ramo 12 terminante in mezzi 13 atti ad assorbire, almeno in parte, la corrente IL generata dai mezzi 7; sul ramo 12 è posto un altro diodo 14.

I mezzi assorbitori 13 (la cui funzione sarà poi descritta dettagliatamente) infine, sono collegati all'unità 5 e ad un nodo 15 posto a valle del circuito 1 e tra quest'ultimo ed il componente 2.

Più, in particolare (vedere fig.2) 11 circuito 1 comprende un ramo 20 dipartentesi dalla linea 3 e terminante nell'ingresso non invertente di un primo inseguitore di tensione 21. Sul ramo 20 è posta una usuale batteria 22.

Dall'inseguitore 21 si diparte un ramo 24 su cui sono posti una resistenza 25 e un diodo 26. Il ramo 24 termina in un bipolo attivo o carico 27 da cui si diparte un altro ramo 28 su cui è posto un diodo 29 ed una resistenza 30.

Il ramo 28 termina in un secondo inseguitore di tensione 32 il cui ingresso non invertente è collegato con una usuale batteria 33.

Quest'ultima è collegata col nodo 15, più sopra citato, a cui è connesso anche il componente 2 che, nell'esempio rappreentato, è un transistore 34.

Funzionalmente assodati con gli inseguitori di tensione 21 e 32, sono previsti due usuali mezzi sensori di corrente (in sè noti) 37 e 38; questi ultimi sono connessi all'unità di controllo 5.

Come già detto, l'unità 5 è collegata ai mezzi rilevatori 6; questi ultimi rilevano la corrente di modo comune attraverso il confronto di un segnale VK proveniente dall'unità 5 con un segnale di soglia VS. A tal fine tali mezzi comprendono, nell'esempio descritto nella fig. 2, un comparatore 39 (vantaggiosamente del tipo con isteresi) collegato, ad un suo ingresso, con un ramo 40 dipartentesi dall'unità 5, l'altro ingresso ricevendo il segnale di soglia VS.

Il comparatore 39 è collegato, attraverso un ramo d'uscita 41, con i mezzi 7 che, nell'esempio, sono un generatore di corrente 42; quest'ultimo è collegato, con un suo capo, ad un punto 63 a tensione positiva e, come detto, è del tipo atto a generare un segnale di corrente variabile in ampiezza determinato dallo stato dell'uscita del comparatore 39.

Il generatore 42 è collegato attraverso il ramo 12 con i mezzi assorbitori 13 che, nell'esempio, sono un generatore di corrente 44.

Quest'ultimo è in grado di assorbire, in modo in sè noto, la corrente generata dal generatore 42; il generatore 44 inoltre ha caratteristiche tali da generare, durante il normale funzionamento del circuito 1, una corrente che è l'immagine della corrente circolante sul carico 27.

Quest'ultimo generatore, come detto, è collegato e comandato nel suo funzionamento dall'unità di controllo 5. Ciò avviene attraverso un ramo 47.

Più in particolare, nell'esempio della fig. 2, 11 generatore 44 è connesso con un suo capo ad un nodo 49 da cui si diparte un ramo 50 terminante nell'ingresso non Invertente di un inseguitore di tensione 52.

Quest'ultimo è connesso con l'ingresso invertente di un amplificatore 53 attraverso un ramo 54 sui cui è posta una resistenza 55.

L'amplificatore 53 presenta l'ingresso non invertente connesso con un partitore di tensione 56 e l'uscita collegata alla base 57 del transistore 34.

Dall'ingresso invertente dell'amplificatore 53 infine si diparte un ramo 59, su cui è posta una resistenza 60, terminante nel nodo 15.· Supponiamo ora di utilizzare il circuito 1, per es. applicato ad un telefono, ed dispositivo oggetto dell'invenzione.

Durante il normale funzionamento del telefono, una usuale corrente trasversale fluisce dalla linea 3 a quella 4 attraverso i rami 20, 24, il carico 27, il ramo 28 ed il transistore 34.

I sensori 37 e 38 rilevano il valore della corrente suddetta ed inviano i loro dati all'unit 5.

Quest'ultima comanda il generatore 44 affinchè questo generi una corrente pari a quella trasversale suddetta assorbendo nel contempo. Il generatore 42 è pilotato dal comparatore 39 che, a sua volta, è comandato dall'unità 5. In particolare, tale comparatore non interviene sul generatore 42 che rimarrà ad un valore prefissato, finché dall'unità 5 non giunge un segnale VK di ampiezza superiore a ovvero un segnale di modo comune.

La corrente IL si divide, nel nodo 11, in due porzioni: in parte fluisce verso il punto a massa 8 ed in parte fluisce verso il generatore 44.

Una piccola porzione di corrente fluisce anche verso l'amplificatore 53 per il pilotaggio del transistore 34. In particolare, quest'ultima porzione ha un valore molto basso a causa della presenza dell'inseguitore di tensione 52 avente una elevata impedenza in ingresso.

Supponiamo ora che il carico 27 sia sottoposto ad una. corrente di modo comune, per es. a causa dell'uso, da parte di un utente che sta telefonando, dell'usuale pulsante di terra di cui il telefono è provvisto.

In una tale situazione, l'unità 5 rileva, attraverso i sensori 37 e 38, la presenza della corrente di modo comune sul carico 27.

Tale unità, inoltre, invia il segnale al comparatore 39 proporzionale all'ampiezza della corrente di modo comune rilevata, provocando una diminuzione della IL generata dal generatore 42 e nel contempo abilita il generatore 44 ad assorbire maggior corrente dal nodo 12.

In quest'ultimo caso, il suddetto generatore tende ad assorbire sempre più corrente da tale nodo finche, sostanzialmente, tutta la corrente IL (ridotta) uscente dal generatore 42 fluisce in quello 44. A seguito di ciò si ha, su quest'ultimo generatore, una notevole caduta di tensione.

Tale caduta di tensione viene risentita sul nodo 49 e si ritraduce, attraverso l'inseguitore 52 ed il ramo 59 (connesso all'ingresso invertente dell'amplificatore 53), in un aumento di una tensione nel nodo 15 ovvero in un aumento di una tensione di regolazione VREG sul transistore 34.

Tale aumento di tensione si ritraduce in un corrisponden te aumento di tensione all'uscita 32A dell'inseguitore 32.

A seguito di ciò, la corrente circolante nel carico 27 scende di valore al disotto di IL che è stato ridotto.

Tutto ciò comporta una limitazione della corrente circolante nel carico 27 e sul transistore 34 in cui si ha, perciò, una diminuzione della potenza dissipata. L'anello di regolazione, definito sostanzialmente dall'unità 5, dal comparatore 39 e dai generatori 42 e 44, permette quindi di mantenere detta corrente a valori tali per cui la potenza dissipata nel circuito 1 e nel componente esterno 2 sia Inferiore a valori pericolosi per la loro stabilità.

Un dispositivo realizzato secondo l'invenzione permette di controllare in modo diretto la potenza dissipata nel circuito 1 in presenza di corrente di modo comune assorbita dal carico 27.

Tale dispositivo risulta di affidabile funzionamento ed è realizzabile inmodo semplice.

Inoltre non richiede alcun circuito di protezione termica del circuito 1 e del componente esterno 2.

E' stata descritta una forma di realizzazione dell'invenzione; in ogni caso si possono prevedere diverse forme di realizzazione di quest'ultima.

Si può per es. prevedere, come variante, di operare opportunamente sul verso delle correnti emesse dal generatore 42 e da quel lo 44 in modo tale da semplificare la parte circuitale compresa tra il nodo 49 ed il transistore.

Tale variante e le altre soluzioni equivalenti a quel le descritte si ritengono ovviamente ricadere nell 'ambito del presente documento.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di protezione di un circuito elettrico e/o elettronico connesso ad un carico, in particolare telefono, e ad almeno un componente esterno, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi rilevatori (6) atti a rilevare una corrente di modo comune assorbita dal carico (27) e pilotanti mezzi generatori (42) atti a generare un segnale di corrente (IL), il segnale (IL ) emesso da questi ultimi variando in funzione del rilevamento effettuato dai mezzi rilevatori (39) e venendo assorbito, almeno in parte, da mezzi assorbitori (44) pilotati da una uniti di controllo (5) connessa con mezzi sensori (38) rilevanti la corrente circolante sulla linea ove il suddetto carico (27) è posto, detti mezzi assorbitori (44) essendo connessi, ad un loro capo (49), con un punto (15) posto a valle del carico (27), i mezzi assorbitori (44) suddetti, in funzione di un rilevamento di una corrente circolante nel carico (27), variando l'assorbimento del segnale (I ) emesso dai mezzi generatori (42), ciò comportando una variazione della differenza di potenziale ai suoi capi e quindi una variazione del potenziale presente sul carico (27), tale variazione comportando una limitazione della corrente circolante su quest'ultimo.
2. 2. Dispositivo di cui alla riv. 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi rilevatori (6) sono almeno un comparatore (39) atto a confrontare un segnale (VK) funzionalmente legato alla corrente di modo comune assorbita dal carico (27) con un seqnale di soqlia (VS) tale comparatore (39), in funzione del confronto eseguito, intervenendo sui mezzi generatori di corrente (42) affinchè questi modifichino la loro uscita (IL).
3. 3. Dispositivo di cui alla riv. 1 e 2, caratterizzato dal fatto che la variazione del segnale di uscita (IL) dei mezzi generatori (42) interessa l'ampiezza di tale segnale.
4. 4. Dispositivo di cui alla riv. 3, caratterizzato dal fatto che i mezzi generatori (42) sono un generatore di corrente atto a emettere un segnale proporzionale ad una corrente limite accettabile entro il circuito (1) e/o sul carico (27) ad esso connesso e/o sul componente esterno (2) a tale circuito collegato.
5. 5. Dispositivo di cui alla riv. 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi assorbitori sono un generatore di corrente (44) generante un segnale funzionalmente connesso alla usuale corrente assorbita dal carico (27).
6. 6. Dispositivo di cui alla riv. 5, caratterizzato dal fatto che l'unità di controllo (5) e collegata a mezzi sensori (37,38), in sè noti, atti a rilevare la corrente assorbita ed uscente dal carico (27).
7. 7. Dispositivo di cui alla riv.1, caratterizzato dal fatto che il punto (15) a valle del carico (27) è posto tra quest'ultimo ed il componente, ) esterno al circuito.
8. 8. Dispositivo di cui alla riv. 1 e 7, caratterizzato dal fatto che tra il capo (49) dei mezzi assorbitori (44) ed il punto (15) posto tra componente esterno (2) e carico (27) è posto almeno un organo (52) avente elevata impedenza.
9. 9.Dispositivo di cui alla riv. 1 e 8, caratterizzato dal fatto che l'organo ad elevata impedenza (52) è collegato a mezzi amplificatori (53), vantaggiosamente un amplificatore operazionale, connessi al componente (2) esterno al circuito (1) collegato al carico (27), ad un ingresso non invertente di tale amplificatore essendo connesso un ramo (59) su cui è posto un bipolo passivo (60) e terminante nel punto (15) a valle del carico (27).