JP2010213487A - Lightning surge protector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、雷サージなどによるラインへの過電圧重畳に対して装置等を保護する雷サージ保護装置に関するものである。 The present invention relates to a lightning surge protection device for protecting a device or the like against overvoltage superposition on a line due to a lightning surge or the like.
日本においては、年平均５０万回の落雷が観測されていることが報告されている。そして従来より、雷等が送電線を直撃した場合に起こる停電によって、家電製品やネットワークに被害が及び、これに対する様々な対策が施されている。その代表的が技術の一つが雷サージ保護装置（回路）である。 In Japan, it is reported that 500,000 lightning strikes are observed annually. Conventionally, a power failure that occurs when a lightning strikes a power transmission line directly damages home appliances and networks, and various countermeasures have been taken. A typical example is a lightning surge protection device (circuit).
雷サージ保護装置は、ラインに過電圧が重畳されると、それに伴い抵抗器により遅延がなされ、ついでサージアブソーバにて吸収したりバイパスされたりする。サージアブソーバは、電圧依存性を持つ素子であり、通常の状態では高い抵抗を有しているが、印加電圧が所定値を超えると抵抗を急激に低下させることによって電圧の制限を行なう。そして、サージアブソーバは、上記の特性上、作動するまでに若干だが時間がかかる。その時間を前段に設けられた抵抗器で調整している。 In the lightning surge protection device, when an overvoltage is superimposed on a line, a delay is caused by a resistor, and then it is absorbed or bypassed by a surge absorber. The surge absorber is a voltage-dependent element and has a high resistance in a normal state. However, when the applied voltage exceeds a predetermined value, the voltage is limited by rapidly decreasing the resistance. The surge absorber takes a little time to operate due to the above characteristics. The time is adjusted with a resistor provided in the previous stage.
そのようなサージアブソーバの機能を用いた雷サージ保護装置として、例えば、対応する各ライン側端子と機器側端子との間にパルス抵抗素子を介装し、各ライン側端子とアース端子間、及び各ライン側端子間にアレスタを介装することによって、パルス抵抗素子が、信号電圧に対して大きな減衰を与えることなく、各アレスタの放電遅れ時間に起因して生じるパルス性の初期サージ電圧を有効に吸収する技術がある（特許文献１参照）。 As a lightning surge protection device using such a surge absorber function, for example, a pulse resistance element is interposed between each corresponding line side terminal and the equipment side terminal, between each line side terminal and the ground terminal, and By placing an arrester between the terminals on each line side, the pulse resistance element can effectively use the initial surge voltage caused by the pulse delay due to the discharge delay time of each arrester without giving a large attenuation to the signal voltage. (See Patent Document 1).
ところで、よく用いられる雷サージ保護回路における動作は、抵抗器の過負荷電圧値・定格電力値に依存するため、高電圧・高電力時には抵抗器が破損しやすいという特徴があった。また、抵抗器の耐サージ特性は、抵抗体・電流経路の長さが長いほどよく、また、抵抗体の断面積が大きい程良好となることから、高耐サージ特性を持たせるためにはかなりの大きさになってしまうという課題があった。上記特許文献１に開示の技術にあっても同様の課題があった。近年、屋内で使用される様な電子機器はもちろんのこと、屋外に設置されるような電装装置にあっても、装置の小型化の要請が非常に大きく、当然に各部品の小型化の要請も強く、対応するための技術が求められていた。 By the way, since the operation in the lightning surge protection circuit that is often used depends on the overload voltage value and the rated power value of the resistor, the resistor is easily damaged at high voltage and high power. In addition, the surge resistance of the resistor is better as the length of the resistor / current path is longer, and the resistance is better as the cross-sectional area of the resistor is larger. There was a problem of becoming the size of. The technique disclosed in Patent Document 1 has the same problem. In recent years, electronic devices that are used indoors, as well as electrical equipment installed outdoors, there is a great demand for miniaturization of devices, and naturally there is a demand for miniaturization of each part. There was a strong demand for technology to respond.
本発明は、このような従来の事情に鑑みなされたもので、その目的は、雷サージ保護装置（回路）の小型化を実現する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a conventional situation, and an object thereof is to provide a technique for realizing miniaturization of a lightning surge protection device (circuit).
本発明に係る雷サージ保護装置は、サージアブソーバと、前記サージアブソーバより保護対象機器側に設けられた遅延回路とを備える。
また、前記遅延回路は、前記サージアブソーバと当該雷サージ保護装置の出力端子との間に直列に配置された抵抗と、前記抵抗と前記出力端子の所定位置から分岐する経路に設けられたコンデンサとを備えて構成されるＲＣ回路であってもよい。
また、当該雷サージ保護装置は、電話回線に取り付けられる機器を保護するものであって、前記抵抗は、チップ抵抗器であってもよい。
また、前記コンデンサは、チップ形セラミックコンデンサであってもよい。
また、前記遅延回路は、サージ電圧が印加されたときに、前記サージアブソーバが作動するまでの期間耐えられる耐サージ特性を有してもよい。
A lightning surge protection device according to the present invention includes a surge absorber and a delay circuit provided closer to the protection target device than the surge absorber.
The delay circuit includes a resistor arranged in series between the surge absorber and the output terminal of the lightning surge protection device, and a capacitor provided in a path branched from the resistor and a predetermined position of the output terminal. The RC circuit may be configured to include
The lightning surge protection device protects equipment attached to a telephone line, and the resistor may be a chip resistor.
The capacitor may be a chip type ceramic capacitor.
The delay circuit may have surge resistance characteristics that can withstand a period until the surge absorber is activated when a surge voltage is applied.
本発明によると、雷サージ保護装置（回路）の小型化を実現する技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which implement | achieves size reduction of a lightning surge protective device (circuit) can be provided.
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。以下に説明する実施形態では、保護対象装置の前段に配置された雷サージ保護回路において、信号遅延回路であるＲＣ回路を配置する。このＲＣ回路は、一般的なノイズフィルタとして機能するＲＣ回路ではなく、雷サージのような、急峻なサージノイズを遅延させる。そしてこの遅延している期間に、サージアブソーバが機能するようにする。ＲＣ回路にあっては、あたかもサージノイズを反射させるように機能する。 Next, modes for carrying out the present invention (hereinafter, simply referred to as “embodiments”) will be specifically described with reference to the drawings. In the embodiment described below, an RC circuit, which is a signal delay circuit, is arranged in a lightning surge protection circuit arranged at the front stage of the protection target device. This RC circuit is not an RC circuit functioning as a general noise filter, but delays steep surge noise such as lightning surge. The surge absorber is made to function during this delay period. The RC circuit functions as if surge noise is reflected.
図１は、本実施形態に係るサージ保護回路１０の概略構成を示す回路図である。図示に様に、このサージ保護回路１０は、並列の２系統（第１及び第２のラインＬ１，Ｌ２）の信号のサージ保護機能を有する回路である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a
第１のラインＬ１は、一方の端部に回線側つまり外部側に接続される第１の入力端子Ｔ１１と、他方の端部に保護機器側つまり内部側に接続される第１の出力端子Ｔ１２とを備える。同様に、第２のラインＬ２は、一方の端部に回線側つまり外部側に接続される第２の入力端子Ｔ２１と、他方の端部に保護機器側つまり内部側に接続される第２の出力端子Ｔ２２とを備える。 The first line L1 has a first input terminal T11 connected to the line side, that is, the external side at one end, and a first output terminal T12 connected to the protective device side, that is, the internal side, at the other end. With. Similarly, the second line L2 has a second input terminal T21 connected to the line side, that is, the external side at one end, and a second input terminal T21 connected to the protective device side, that is, the internal side, at the other end. And an output terminal T22.
第１及び第２のラインＬ１，Ｌ２との間には、第１及び第２の出力端子Ｔ１２，Ｔ２２近傍（接続点Ｘ１，Ｙ１）において、コンデンサＣが介装されている。 A capacitor C is interposed between the first and second lines L1 and L2 in the vicinity of the first and second output terminals T12 and T22 (connection points X1 and Y1).
また、第１のラインＬ１上には、コンデンサＣとの接続点Ｘ１より外部側に第１の抵抗器Ｒ１が直列に設けられている。同様に、第２のラインＬ２上には、コンデンサＣとの接続点Ｙ１より外部側に第２の抵抗器Ｒ２が直列に設けられている。このように、コンデンサＣ、第１の抵抗器Ｒ１及び第２の抵抗器Ｒ２によって、遅延回路であるＲＣ回路２０が構成されている。
Further, on the first line L1, a first resistor R1 is provided in series outside the connection point X1 with the capacitor C. Similarly, a second resistor R2 is provided in series on the second line L2 outside the connection point Y1 with the capacitor C. In this manner, the capacitor C, the first resistor R1, and the second resistor R2 constitute an
さらに、第１のラインＬ１上には、第１の抵抗器Ｒ１より外部側の所定の接続点Ｘ２と接地ＧＮＤとの間に対地用のサージアブソーバとして第１のサージアブソーバＬＧ１が設けられている。同様に、第２のラインＬ２上には、第２の抵抗器Ｒ２より外部側の所定の接続点Ｙ２と接地ＧＮＤとの間に対地用のサージアブソーバとして第２のサージアブソーバＬＧ２が設けられている。 Further, on the first line L1, a first surge absorber LG1 is provided as a ground surge absorber between a predetermined connection point X2 outside the first resistor R1 and the ground GND. . Similarly, on the second line L2, a second surge absorber LG2 is provided as a ground surge absorber between a predetermined connection point Y2 outside the second resistor R2 and the ground GND. Yes.
またさらに、上記第１及び第２のサージアブソーバＬＧ１，ＬＧ２より外部側には、第１及び第２のラインＬ１，Ｌ２との間（接続点Ｘ３，Ｙ３）に介装される第３のサージアブソーバＬＧ３が設けられている。 Furthermore, a third surge interposed between the first and second lines L1 and L2 (connection points X3 and Y3) on the outside of the first and second surge absorbers LG1 and LG2. An absorber LG3 is provided.
このように、従来であれば第１〜第３のサージアブソーバＬＧ１〜ＬＧ３の前段（外部側）に設けられていた第１の抵抗器Ｒ１及び第２の抵抗器Ｒ２が、後段に設けられたため、第１の抵抗器Ｒ１及び第２の抵抗器Ｒ２は、第１〜第３のサージアブソーバＬＧ１〜ＬＧ３が作動するまでの期間、高電圧に耐えることができればよい。従って、従来は高電圧及び高負荷が継続的に印加されることを想定して、耐サージ性能が高い仕様の抵抗器が求められた。その結果、抵抗器の形状がどうしても大きくなってしまい、最終製品であるサージ保護回路の小型化が難しかった。しかし、本実施形態のサージ保護回路１０では、第１〜第３のサージアブソーバＬＧ１〜ＬＧ３が効果的に作動するまで耐えることができればよいため、従来ほど高い耐サージ性能が必要とされなくなった。その結果、第１の抵抗器Ｒ１や第２の抵抗器Ｒ２は、チップ抵抗器のような非常に微少なタイプの抵抗器でも十分に対応することができるようになった。
As described above, the first resistor R1 and the second resistor R2 provided in the previous stage (external side) of the first to third surge absorbers LG1 to LG3 in the conventional case are provided in the subsequent stage. The first resistor R1 and the second resistor R2 only need to be able to withstand a high voltage during the period until the first to third surge absorbers LG1 to LG3 are activated. Therefore, in the past, a resistor having a specification with high surge resistance has been demanded on the assumption that a high voltage and a high load are continuously applied. As a result, the shape of the resistor is inevitably large, and it is difficult to reduce the size of the surge protection circuit that is the final product. However, in the
一般的な回路構成である抵抗器がサージアブソーバより上流側（外部側）にある回路と同程度の性能のサージ保護回路１０を実現するために必要となる第１の抵抗器Ｒ１、第２の抵抗器Ｒ２の仕様を実験により確認したので以下に説明する。従来回路及び本実施形態のいずれも抵抗器の値は１０Ωで共通である。
The first resistor R1 and the second resistor which are necessary for realizing a
ここで、第１及び第２のラインＬ１，Ｌ２として、使用電圧ＤＣ４８Ｖ通信回線を想定する。この場合、第１及び第２のサージアブソーバＬＧ１，ＬＧ２には、誘導雷等を考慮して、バリスタ電圧が使用電圧（４８Ｖ）の約３倍の１５０〜２００Ｖ、サージ電圧２０００Ｖに耐えられる仕様が選択される（例えばパナソニック社 品番ERZV07D121）。第３のサージアブソーバＬＧ３については、第１及び第２のラインＬ１，Ｌ２で分圧されることを考慮して、バリスタ電圧は使用電圧の約２倍程度の仕様（例えばパナソニック社 品番ERZV07D820）が選択される。 Here, a working voltage DC48V communication line is assumed as the first and second lines L1 and L2. In this case, the first and second surge absorbers LG1 and LG2 have specifications that can withstand a surge voltage of 150 to 200 V and a surge voltage of 2000 V, which is about three times the working voltage (48 V) in consideration of induced lightning and the like. Selected (for example, Panasonic Corporation product number ERZV07D121). For the third surge absorber LG3, considering that the voltage is divided by the first and second lines L1 and L2, the varistor voltage has a specification that is about twice the operating voltage (for example, Panasonic product number ERZV07D820). Selected.
この場合、従来回路のように第１〜第３のサージアブソーバＬＧ１〜ＬＧ３より前段に抵抗器が配置される場合には、その抵抗器の耐サージ性能は、例えば、次のようになる。
定格電力・・・ ２Ｗ
サージ電圧・・・ ２０００Ｖ
サージ電流・・・ ２００．０Ａ
そしてこの仕様を満足する抵抗器は、例えば、セラミック抵抗器であり、大きさは１９ｍｍ程度の長さになる（KOA社 品番PCF2C100K）。
In this case, when a resistor is arranged in front of the first to third surge absorbers LG1 to LG3 as in the conventional circuit, the surge resistance performance of the resistor is, for example, as follows.
Rated power: 2W
Surge voltage: 2000V
Surge current: 200.0A
A resistor satisfying this specification is, for example, a ceramic resistor, and the size is about 19 mm (KOA product number PCF2C100K).
一方、本実施形態の第１の抵抗器Ｒ１は、コンデンサＣとともに遅延させることを目的としている。特に、サージアブソーバ（ＬＧ１〜ＬＧ３）が作動するまでの時間を確保できればよく、実際に実装したサージ保護回路１０によると、最高過負荷電圧２００Ｖで全長２．０ｍｍのチップ抵抗器（パナソニック社 品番ERJ6GEYJ1000V）で十分に機能することが確認できた。なお、コンデンサＣには、容量１０μＦのチップ積層セラミックコンデンサ（品番GRM188B11H103K）を使用した。
On the other hand, the first resistor R1 of the present embodiment is intended to be delayed together with the capacitor C. In particular, it is only necessary to secure time until the surge absorbers (LG1 to LG3) are operated. According to the actually mounted
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、本実施形態では２系統の信号線に関するサージ保護回路１０について例示したが、当然、単線や３線以上の系統についても上記技術を適用することができる。
The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of these components, and such modifications are also within the scope of the present invention. For example, in the present embodiment, the
１０ サージ保護回路（雷サージ保護装置）
２０ ＲＣ回路
Ｒ１ 第１の抵抗器
Ｒ２ 第２の抵抗器
Ｃ コンデンサ
ＬＧ１ 第１のサージアブソーバ
ＬＧ２ 第２のサージアブソーバ
ＬＧ３ 第３のサージアブソーバ
10 Surge protection circuit (lightning surge protection device)
20 RC circuit R1 1st resistor R2 2nd resistor C Capacitor LG1 1st surge absorber LG2 2nd surge absorber LG3 3rd surge absorber
Claims (5)
前記サージアブソーバより保護対象機器側に設けられた遅延回路と
を備えることを特徴とする雷サージ保護装置。 A surge absorber,
A lightning surge protection device comprising: a delay circuit provided closer to the device to be protected than the surge absorber.
前記抵抗は、チップ抵抗器であることを特徴とする請求項２に記載の雷サージ保護装置。 The lightning surge protection device protects equipment attached to the telephone line,
The lightning surge protection device according to claim 2, wherein the resistor is a chip resistor.
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