JP5220819B2 - 共有の正の保護を制御するための方法および装置 - Google Patents

Description

開示される主題は、一般に、遠隔通信に関し、より詳細には、共有の正の保護のための方法および装置に関する。

遠隔通信システム、特に電話通信において、２線式双方向通信チャンネルを介して加入者局と中央開閉局との間で信号を送信することが、一般的に行われている。一般に、ライン・カードが、加入者局を中央開閉局に接続する。ライン・カードは通常、少なくとも１つの加入者線インターフェース回路（ＳＬＩＣ）ならびに加入者線音声処理回路（ＳＬＡＣ）を含む。ライン・カードの機能は、通信が行われることを可能にするために、通話用バッテリを給電することから、回路のウェイクアップ・シーケンスを実施することまでの範囲を含む。

加入者線インターフェース回路（ＳＬＩＣ）は、電話中央局内の低電圧信号経路と、高電圧の電話加入者線との間のインターフェースを提供するために、開発されてきた。ＳＬＩＣは、フック外れ検出、呼び出し信号の発生、および加入者線へのバッテリ給電などの機能を提供する。加入者線は、ＡおよびＢ、またはチップおよびリングと呼ばれる２つの導体と、チップおよびリング導体にまたがって結合された加入者電話装置（すなわち、負荷）とを含む、電話伝送線路から成る。加入者線および加入者電話装置はまた、加入者ループと呼ばれる。

ＳＬＩＣは、受けたバッテリ電圧に応答して、電話中央局から加入者線に、電力を供給する。バッテリ電圧は、ＳＬＩＣおよび加入者線を給電するために、ＳＬＩＣに供給されるＤＣ電圧である。ＳＬＩＣは、ＤＣ電流をバッテリ電圧で加入者線に供給する。情報が加入者と中央局との間で伝達される可聴周波数のＡＣ信号が、ＤＣ電流に重畳される。バッテリ電圧は、ＳＬＩＣに供給するために、バッテリなどの非再生エネルギー貯蔵装置によるか、またはＤＣ発生器により、中央局において発生される。中央局において、１つのバッテリまたはＤＣ発生器が、多くのＳＬＩＣおよびそれらに付随する加入者ループに、バッテリ電圧を供給する。

安全要求事項に適合するために、正のバッテリＶＢＰを、負のバッテリＶＢＨと共に使用して、呼び出し信号発生のために十分な電圧を発生させることが、一般的である。短ループ用途のためのＳＬＩＣの電力を節減して電力消費を削減するために、第３の電源が、多くの場合、ＶＢＨと共にＤＣ供給のために使用される。第３の電源は、通常、振幅がＶＢＨより低く、多くの場合、ＶＢＬと呼ばれる。

雷サージまたは電源交差事象など、電圧偏位からＳＬＩＣを保護するために、その事象を検知しているチップ線またはリング線をアースに接続するために、保護機構が使用される。通常、１つの保護装置が、ＶＢＰ電源を追跡するために、また、別の保護装置が、ＶＢＨ電源を追跡するために、使用される。

図１は、従来の保護回路１００を示す回路図である。図１において、外部加入者線とインターフェースするための複数のインターフェース線１０５が、示される（すなわち、ＴＩＰ１−ｎおよびＲＩＮＧ１−ｎとして示される）。各インターフェース線１０５は、保護抵抗器１１０と、ＶＢＨに基準づけられる負の過電圧保護装置１２０と、ＶＢＰに基準づけられる正の過電圧保護装置１３０とを有する。負の過電圧保護装置１２０用にＴＩＳＰ８２００Ｍデバイス、および正の過電圧保護装置１３０用にＴＩＳＰ８２０１Ｍなど、代表的な過電圧保護装置が市販されており、両者は、カリフォルニア州リバーサイドのＢｏｕｒｎｓ社により提供される。ゲート・キャパシタ１２５、１３５が、過渡現象中に保護装置１２０、１３０のための基準電圧を維持するために、保護装置１２０、１３０のゲート入力において設けられる。

負の過電圧保護装置１２０は、最初に、ＶＢＨ値に近い過電圧をクリップする。過電圧から十分な電流が利用できる場合、負の過電圧保護装置１２０は、オン状態の条件で基準とされる、低電圧のアースにクローバする（ｃｒｏｗｂａｒ）。過電圧が弱まると、負の過電圧保護装置１２０の高い保持電流が、ＳＬＩＣ出力電流と共に、ＤＣラッチアップを防ぐ。同様に、正の過電圧保護装置１３０は、最初に、ＶＢＰ値に近い正の過電圧をクリップする。過電圧から十分な電流が利用できる場合、正の過電圧保護装置１３０は、オン状態の条件で基準とされる、低電圧のアースにクローバする。過電圧が弱まると、ＳＬＩＣは、導体電圧を、その正常な負の値に引き下げ、このことが正の過電圧保護装置１３０の方向を換え、逆バイアス状態にする。過電圧の過渡現象の間、増加した電流が、正係数デバイスである保護抵抗器１１０を通過し、保護抵抗器１１０を３状態にし、それにより、関連するインターフェース線１０５を分離する。

図１の二重保護装置の保護機構は、ライン・カードで支持される各インターフェース線が、２つの保護装置１２０、１３０および２つの比較的高価なゲート・キャパシタ１２５、１３５を必要とするため、高価である。

この文書のこの節は、以下に説明され、および／または特許請求される、開示される主題の様々な態様に関連する可能性のある技術の様々な態様を照会することを意図される。この節は、開示される主題の様々な態様をより分かりやすくするのを助けるための背景情報を提供する。この文書のこの節におけるステートメントは、この観点で読まれるべきであり、従来技術を許容するものとして読まれるべきではない。開示される主題は、上で説明された問題のうちの１つまたは複数を克服すること、または少なくともその影響を低減することに関する。

以下は、開示される主題のいくつかの態様に対する基本的な理解をもたらすために、開示される主題の簡略化された要約を提示する。この要約は、開示される主題の包括的な全体像ではない。核となる、または決定的に重要な、開示される主題の要素を確認すること、あるいは開示される主題の範囲を正確に叙述することは、意図されていない。その唯一の目的は、後に論じる、より詳細な説明の前置きとして、簡略化された形で、いくつかの概念を提示することである。

開示される主題の一態様が、複数の加入者線インターフェース回路と、複数のインターフェース線と、第１の過電圧保護装置とを含むライン・カードの中に見られる。加入者線インターフェース回路はそれぞれ、第１の正の基準電圧で電力を受けるように動作することができる第１の入力端子を有する。インターフェース線はそれぞれ、ライン・カードの外の加入者線とインターフェースするために、加入者線インターフェース回路のうちの１つと結合される。第１の過電圧保護装置は、インターフェース線と結合され、インターフェース線のうちの少なくとも１本の電圧が、第１の正の基準電圧を超えることに応答して過電圧保護をもたらすために、第１の正の基準電圧に基準づけられる。

開示される主題の他の一態様が、外部加入者線とインターフェースするための複数のインターフェース線を含むライン・カードを保護するための方法の中に見られる。方法は、インターフェース線の電圧を監視することと、インターフェース線のうちの任意の１本の電圧が第１の正の基準電圧を超えることを確定することに応答して、インターフェース線をアースと結合することとを含む。

開示される主題は、以後、同じ参照番号が同様の要素を示す、添付の図面を参照して説明される。

ライン・カードのための従来の保護回路の図である。 本主題の例示的一実施形態による、共有の正の保護を使用する、ライン・カード用保護回路の図である。 追加の電力シンクを含む、図２の保護回路の一実施形態の図である。 連続的なゲート電流所要量を削減するために、シンク回路に追加のトランジスタを含む、図３の保護回路の一実施形態の図である。 電流分路能力を高めるために、シンク回路に追加のパワー・トランジスタを含む、図４の保護回路の一実施形態の図である。

開示される主題は、様々な改変および代替形体を受け入れる余地があるが、それらのうちの特定の実施形態が、図面の中に例として示され、本明細書の中で詳細に説明される。しかし、本明細書における特定の実施形態の説明は、開示される主題を開示される特定の形体に限定することは意図されず、反対に、その意図が、添付の特許請求の範囲により確定される、開示される主題の趣旨および範囲の中に収まる、すべての改変、同等物、および代替物をカバーすることにあることを、理解されたい。

開示される主題の１つまたは複数の具体的な実施形態が、以下に説明される。開示される主題は、本明細書に含まれる実施形態および図に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲に入る、実施形態の一部分および異なる実施形態の要素の組合せを含む、それらの実施形態の改変された形体を含むことが、明確に意図される。任意のエンジニアリングまたは設計のプロジェクトにおけるような、任意のそのような実際の実施の開発において、システム関連およびビジネス関連の制約条件の順守など、個別の実施毎に異なりうる開発者の具体的な目標を達成するために、数多くの実施固有の決定がなされなければならないことを、理解されたい。さらに、そのような開発努力は、複雑で時間を要するものでありうるが、それにもかかわらず、本開示の便益を有する当業者にとって、設計、製作、および製造の日常的業務であろうことを理解されたい。本出願において、「決定的に重要な」または「本質的」であると明確に示されない限り、開示される主題に対して決定的に重要、または本質的であるとみなされるものは、何もない。

次に、開示される主題が、添付の図面を参照して説明される。様々な構造、システムおよびデバイスが、開示される主題を当業者によく知られている詳細で分かりにくくしないために、例示だけを目的として、図面で概略的に示される。それにもかかわらず、添付の図面は、開示される主題の例示的な見本を説明し、明らかにするために含められる。本明細書で使用される単語および句は、当業者によるそれらの単語および句の理解と一致する意味を有するものと理解され、解釈されるべきである。用語または句の特別な定義、すなわち当業者に理解される通常的で慣用的な意味と異なる定義が、本明細書における用語または句の首尾一貫した使用により暗示されることは、意図されない。用語または句が特別な意味、すなわち当業者に理解される以外の意味、を有することを意図する限り、そのような特別な定義は、その用語または句に対する特別な定義を、直接かつ明白に提供する定義的な方法で、明細書の中で明確に説明される。

次に、いくつかの図を通して、同じ参照番号が同様の部品に対応する図面を参照すると、特に、図２を参照すると、開示される主題が、複数の加入者線インターフェース回路（ＳＬＩＣ）２０５を含む例示的ライン・カード２００の簡略化された図に照らして説明される。ＳＬＩＣ ２０５のための保護機能を支持するために使用される、ライン・カード２００の要素だけが、示される。例示的ＳＬＩＣデバイス２０５は、カナダ、オンタリオ州のＺａｒｌｉｎｋ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社が提供するモデルＬｅ７９２７１デバイスであってよい。各ＳＬＩＣ ２０５は、それぞれチップ線およびリング線用のＡＤおよびＢＤ入力端子、ならびに、それぞれＶＢＰおよびＶＢＨの基準電圧用のＶＢＡＴＰおよびＶＢＡＴＨの入力端子を有する。複数のインターフェース線２０７が、図２に表される（すなわち、ＴＩＰ１−ｎおよびＲＩＮＧ１−ｎとして示される）。

各インターフェース線２０７は、保護抵抗器２１０、およびＶＢＨに基準づけられる負の過電圧保護装置２２０を有する。異常な雑音または機能損失を潜在的に引き起こす可能性のある、１本のインターフェース線２０７の乱れが他の線２０７を乱すことがないように、個別の負の過電圧保護装置２２０が、ＶＢＨ基準に対して使用される。

ＶＢＰ電源は、通常、呼び出しのためだけに使用されるので、１本の外部加入者線の乱れが、他の加入者線に重大な影響を与えることは考えられない。従って、共有の正の過電圧保護装置２３０が、ＶＢＰ基準に対して使用される。負の過電圧保護装置２２０は、従来の方法で動作し、チップ線またはリング線の電圧が負の方向にＶＢＨを超えると、関連する負の過電圧保護装置２２０が、他の線２０７に影響を与えることなく、上述の通り、関連する線を保護する。共有の正の過電圧保護装置２３０は、インターフェース線２０７のうちの１本が乱れたことに応答して、インターフェース線２０７すべてに対して、その保護機能を実施する。ゲート・キャパシタ２２５、２３５は、保護装置２２０、２３０のゲート入力において設けられる。

分離ダイオード２４０が、ＶＢＨに基準づけられる負の過電圧保護装置２２０をトリガするのを助けるために、ＳＬＩＣ ２０５のＶＢＡＴＨ入力端子に設けられる。ダイオード２４０がない（すなわち、ＶＢＨが正常動作に対して電流をシンクさせ、電流を供給できない）場合、ＶＢＨ電源は、負の過電圧保護装置２２０がトリガされることなく、ますます負に引き下げられうる。例示される実施形態において、同様のダイオードが、ＳＬＩＣ ２０５に対するＶＢＡＴＰ入力端子に対して設けられるが、それらのダイオードは、ＳＬＩＣ ２０５の中に一体化される。分離ダイオード２４５が、正常動作中に、チップ線とリング線を互いに分離するために、設けられる。分離ダイオード２５０は、分離ダイオード２４０と同様に働くが、分離ダイオード２５０は、正サージの事象において、共有の正の保護装置２３０をトリガするのを助ける。分離ダイオード２５０がない場合、ＶＢＰ電源は、正常動作中に電流を供給することはできるが、電流をシンクさせることができないので、ＶＢＰ電源は、共有の正の保護装置２３０がトリガされることなく、ますます正に引っ張られうる。

共有の正の過電圧保護装置２３０により、チャンネル間の干渉に対する唯一の重大な可能性が、１つのチャンネルがサージを被っているときに、他のチャンネルが、偶然に、呼び出し状態にある場合（すなわち、律動的な呼び出しの沈黙期間でなく実出力で呼び出しているとき）に、存在する。従って、他のチャンネルの呼び出し波形が影響を受ける可能性はあるが、その線は依然として呼び出しており、機能を損なうことはない。典型的には、呼び出し音だけが、短期間、影響を受ける可能性がある。共有の正の過電圧保護装置２３０は、必要とされる保護装置の数、およびゲート・キャパシタ２３５の数をも削減することにより、ライン・カード２００のコスト、およびプリント回路ボード上で使用される場所を、削減する。

図３の実施形態に示すように、ＶＢＰを基準とする乱れが存在する間に、他の線２０７が、偶然に呼び出し状態にある場合、他の線２０７が乱れる可能性は、共有の正の過電圧保護装置２３０に加えて、電力シンク３００を設けることにより、軽減されうる。電力シンク３００は、サージ電流のアースへの経路をもたらし、低レベルの電源交差事象など、低い電流サージが、正の過電圧保護装置２３０をトリガすることなく通過することを可能にする。電力シンク３００が、複数のインターフェース線２０７にまたがって共有されるように示されているが、各インターフェース線２０７がそれ自体の電力シンク３００を有するように、個別の電力シンク３００が分配されてよいことが意図される。

電力シンク３００は、パワー・トランジスタ３１０と、パワー・オフ用負荷および動作制限の抵抗器３２０と、バイアス・ダイオード３３０と、バイアス抵抗器３４０とを含む。バイアス・ダイオード３３０およびバイアス抵抗器３４０は、トランジスタ３１０のゲートが、ＶＢＰよりダイオード・ドロップだけ低い値に基準づけられるように、パワー・トランジスタ３１０をバイアスする。従って、パワー・トランジスタ３１０は、ノード３５０の電圧がＶＢＰを超えると、電流を導く。正の乱れのため、ノード３５０の電圧は、上昇しようとし続けるので、パワー・トランジスタ３１０により導かれる電流は、増加する。抵抗器３２０の中の電力消費も、Ｐ_３２０＝Ｒ_３２０×Ｉ^２として増加する。トランジスタ３１０における電力消費は、Ｐ_３１０＝ＶＢＰ×Ｉ（抵抗器３２０無し）から、Ｐ_３１０＝（ＶＢＰ−Ｒ_３２０×Ｉ）×Ｉ＝ＶＢＰ×Ｉ−Ｒ_３２０×Ｉ^２＝ＶＢＰ×Ｉ−Ｐ_３２０（抵抗器３２０有り）、に削減される。こうして、抵抗器３２０は、パワー・トランジスタ３１０から、電力消費を負荷軽減する。パワー・トランジスタ３１０は、制限抵抗器３２０の両端の電圧降下が、ＶＢＰよりバイアス・ダイオード３３０のダイオード電圧降下だけ低い値に等しくなると、飽和する。従って、パワー・トランジスタ３１０を通して消費される電流は、制限抵抗器３２０の抵抗に基づいて制限される。ノード３５０の電圧が、ＶＢＰに正の過電圧保護装置２３０に関連するダイオード電圧降下を加えた値に達するまで、乱れからの残りの電流がノード３５０の電圧を上昇させ、それにより、追加の電流を消費するために、正の過電圧保護装置２３０がスイッチ・オンされる。

従って、電力シンク３００は、正の過電圧保護装置２３０をトリガすることなく、低レベルの乱れからの電流が消費されることを可能にする。雷サージに対して、事象は瞬間的である。そのような、大電流ではあるが持続時間の短い正のサージに対して、正の過電圧保護装置２３０がスイッチ・オンし、線２０７を、ＶＢＰ基準をもたらす正の電源と共に、アースに導く。電源は、自己保護モードに入る。サージが消滅すると、電源は、その被保護モードから復帰し、正常な供給を再開する。ＶＢＰ電源への衝撃は限定的である。電源の特性に従って、衝撃は、１００ｍｓ程度でありうる。

しかし、電源交差に対して、事象は、長時間、おそらく無期限に、続く可能性がある。Ｋ．２０／Ｋ．４４およびＧＲ１０８９の規格において、１５分続く多くの試験が存在するが、実世界においては、電源交差事象は、ずっと長く続く可能性がある。電源交差レベルが高く、電源インピーダンスが低い場合、保護抵抗器２１０は急速にヒート・アップし、高インピーダンス状態に移行する。ＶＢＰ電源に対する衝撃は、扱いやすい。例えば、２３０Ｖｒｍｓ／３００オームの電源交差のもとで、５０オームＰＴＣが高インピーダンスになるのに、２秒かかる可能性がある。言い換えれば、ＶＢＰ電源は、約２秒の間に、乱されて０Ｖになるか、またはそれに近くなる。

２３０Ｖｒｍｓ／１０００オームの事象または１００Ｖｒｍｓ／６００オームの事象など、電源交差レベルが低い場合および／または電源インピーダンスが高い場合に対して、テスト時間は１５分である。低電流であるため、保護抵抗器２１０は、ヒート・アップし、高インピーダンスになるのに、長時間かかる可能性がある。例えば、１００Ｖｒｍｓ／６００オームの電源交差事象のもとで、５０オームＰＴＣが高インピーダンスになるのに、３分超かかる可能性がある。保護抵抗器２１０が、正の保護装置を開放するために、またＶＢＰ電源を開放するために高インピーダンスになることが、起こらないことがありうる。図３に示す電力シンク３００は、長時間の間、ＶＢＰ電源を乱すことを避けるのを助ける。

正サージの事象において、パワー・トランジスタ３１０がスイッチ・オンする。サージ電流が、電力シンク３００の能力より少ない場合、正の過電圧保護装置２３０はトリガされず、それゆえ、サージは、ＶＢＰ電源に乱れを引き起こさない。電流が電力シンク３００の容量を超える場合、正の過電圧保護装置２３０がスイッチ・オンし、サージ事象が終わるまで、または保護抵抗器２１０が高インピーダンスになるまで、ＶＢＰ電源をアースに導く。上述のように、サージ電流が電力シンク３００の能力を超えることが、正の過電圧保護装置２３０を活性化させる。正の過電圧保護装置２３０が活性化すると、サージ電流が急上昇し、大電流が保護抵抗器２１０を通過する結果をもたらし、保護抵抗器２１０を短時間に高インピーダンスにさせる。正の過電圧保護装置２３０がスイッチ・オンする時点に保護抵抗器２１０を通過する電流は、パワー・トランジスタ３１０の最大能力におけるものであり、その最大能力は、制限抵抗器３２０によって制限され、約ＶＢＰ／Ｒ_３２０の電流レベルである。この同じ電流が、（Ｖ_ＴＩＰＮ−Ｖ_３５０）／Ｒ_２１０または約（Ｖ_ＴＩＰＮ−ＶＢＰ）／Ｒ_２１０として、保護抵抗器２１０を通過している。それゆえ、ＶＢＰ／Ｒ_３２０＝（Ｖ_ＴＩＰＮ−ＶＢＰ）／Ｒ_２１０となる。Ｖ_ＴＩＰＮはＶ_ＴＩＰＮ＝ＶＢＰ（１＋Ｒ_２１０／Ｒ_３２０）で決定されうる。正の過電圧保護装置２３０がスイッチ・オンすると、ノード３５０が、アースに導かれる。保護抵抗器２１０を通る電流は、（Ｖ_ＴＩＰＮ−０）／Ｒ_２１０＝Ｖ_ＴＩＰＮ／Ｒ_２１０となる。知られているＶ_ＴＩＰＮにより、電流は、Ｖ_ＴＩＰＮ／Ｒ_２１０＝ＶＢＰ（１＋Ｒ_２１０／Ｒ_３２０）／Ｒ_２１０＝ＶＢＰ／Ｒ_２１０＋ＶＢＰ／Ｒ_３２０として決定されうる。それゆえ、電流は、ＶＢＰ／Ｒ_３２０から（ＶＢＰ／Ｒ_２１０＋ＶＢＰ／Ｒ_３２０）まで急上昇する。ＶＢＰ＝１００Ｖ、Ｒ_２１０＝５０オーム、およびＲ_３２０＝１００オームの場合、電流は、１アンペアから３アンペアまで急上昇する。

上の解析は、電流能力がＶＢＰ／Ｒ_３２０である電力シンク３００が、正の保護装置をトリガすることにより、別のサージ電流（ＶＢＰ／Ｒ_２１０＋ＶＢＰ／Ｒ_３２０）を阻止することを意味する。Ｒ_２１０＝５０オームおよびＲ_３２０＝１００オームの値が標準であるので、電力シンク３００は、正の過電圧保護装置２３０をトリガすることにより、その電流能力の３倍のサージ電流を阻止する。言い換えれば、電力シンク３００は、効果的に高い閾値を生成する。閾値の下では、正の過電圧保護装置２３０は、トリガされない。閾値を交差する長時間の事象が発生すると、大電流が、速やかに、保護抵抗器２１０を高インピーダンスにさせる。一度、保護抵抗器２１０が高インピーダンスになれば、そのことが、共有の正の過電圧保護装置２３０、およびＶＢＰ電源をも開放する。低レベル（すなわち、ＶＢＰ／Ｒ_２１０＋ＶＢＰ／Ｒ_３２０未満の異常電流）で長期間続く異常事象による潜在的な障害が、回避される。高レベルで長期間続く異常事象による潜在的な障害は、異常事象の極めて初期の部分（すなわち、保護抵抗器２１０が高インピーダンスにされるまで）のみに、著しく限定される。

パワー・トランジスタ３１０は比較的大きなトランジスタであるので、パワー・トランジスタ３１０は、大きな、エミッタからコレクタへの電流Ｉ_ＥＣを通過させうるが、コモン・エミッタ電流利得βは、通常は低い。コレクタ電流は、ベースまたはゲート電流の約β倍である。ゲート電流は、Ｉ_Ｇ＝Ｉ_ＥＣ／βとして表すことができる。ダイオード３３０およびバイアス抵抗器３４０を含むバイアス回路は、ピーク・ゲート電流以上の電流を、常に供給する必要がある。ほとんどの時間、サージ異常は存在しないので、この状況は、かなりのレベルの電力を浪費しうる。ＶＢＰ＝１００ＶでＲ_３２０＝１００オームの場合、ピークはＩ_ＥＣ＝１Ａである。β＝１０の場合、ゲート電流はＩ_Ｇ＝１００ｍＡである。抵抗器３４０での電力消費は、少なくともＩ_Ｇ×ＶＢＰ、すなわち１００ｍＡ×１００Ｖ＝１０ワットでなければならない。

図４に示す他の実施形態に見られるように、ゲート電流は、イネーブル・トランジスタ３６０およびその関連の抵抗器３６５を電力シンク３００の中に設けることにより、削減されうる。イネーブル・トランジスタ３６０は、パワー・トランジスタ３１０よりサイズが小さく、より高いβを有する。バイアス電流は、今や、Ｉ_Ｇ３１０からＩ_Ｇ３１０／β_３６５に、大幅に削減される。β_３６５が５０であると仮定すると、バイアス電流は、Ｉ_Ｇ３１０／β_３６５＝１００ｍＡ／５０＝２ｍＡとなる。バイアス抵抗３４０のバイアス電力は、１０ワットから２ｍＡ×１００Ｖ＝０．２ワットに削減される。２つのバイアス・ダイオード３３０Ａ、３３０Ｂが、ＶＢＰ基準に関してトランジスタ３１０、３６０を補償するために設けられる。ノード３５０の電圧がＶＢＰを超えると、パワー・トランジスタ３１０が、イネーブル・トランジスタ３６０と共に導通し始める。イネーブル・トランジスタ３６０が、パワー・トランジスタ３１０のために必要なゲート電流を供給する。しかし、サージの過渡現象がない正常動作中、トランジスタ３１０、３６５はオフであり、ダイオード３３０Ａ、３３０Ｂおよび抵抗器３４０を含むバイアス回路だけが活性化されたままである。保護ダイオード３７０、３７５が、過渡現象中の逆電流の流れからトランジスタ３１０、３６０を保護するために設けられる。

電力シンク３００の電力消費能力は、パワー・トランジスタ３１０の能力により、制限される。図５に示す他の実施形態において、電力シンク３００の能力が、パワー・トランジスタ３１０およびその制限抵抗器３２０と平行に、１つまたは複数の追加のパワー・トランジスタ３８０および関連する制限抵抗器３８５を設けることにより、増加されうる。追加の保護ダイオード３９０がまた、パワー・トランジスタ３８０のために設けられる。パワー・トランジスタ３８０がパワー・トランジスタ３１０と同じサイズであれば、電力シンク３００の電流移送能力は効果的に倍増され、電力シンク３００が、正の過電圧保護装置２３０を活性化させることなく、より高レベルの過渡現象を処理することを可能にし、また、サージ事象が、増加された電流閾値を超える場合は、保護抵抗器２１０を通る電流がさらに増加し、保護抵抗器２１０は、より短時間に高インピーダンスにされる。

共有の正の過電圧保護装置２３０を使用して正の過渡現象からＳＬＩＣ ２０５の保護を共有することで、保護装置２３０およびそれらに関連するゲート・キャパシタ２３５の数が削減されることにより、ライン・カード２００のコストが削減される。プリント回路ボード面積の節約が、同様に達成される。これらの利点は、ライン・カード２００の総合的動作に、最小の影響しか与えずに、実現されうる。共有の正の過電圧保護装置２３０を使用することにより引き起こされる干渉は、典型的には、乱された線が呼び出し状態にあるときだけに発生し、呼び出しのＡＣ信号の振幅の減少が、結果としてもたらされる。そのような乱れは、呼び出し中に発生する雷事象の間、または呼び出しサイクルの途中で最初に発生する高電流の電源交差の間にだけ、発生する可能性がある。落雷の影響持続時間は、約１００ｍｓに過ぎず、電源交差異常の影響持続時間は、約２〜３秒までである。電源交差異常の影響持続時間は、電力シンク３００の電流をシンクさせる能力を増加させることにより削減されうる。異なるインターフェース線２０７が、呼び出し状態にある間にＶＢＰ電源に対する障害が生じる場合、結果としてもたらされる呼び出し信号の振幅の減少で、乱れの間、呼び出し音の大きさが減少する可能性があるか、または、電話を呼び出すには、呼び出し信号の振幅が小さすぎる可能性があるが、呼び出しは、依然として続いており、機能低下はない。言い換えれば、呼び出し信号に対するひずみは、典型的には、呼び出し律動サイクルの１サイクルだけに、影響を与える。

上に開示された特定の実施形態は、例示的であるに過ぎない。なぜなら、開示された主題は、本明細書における技術に便益を有する当業者にとって明らかな、異なるが同等の方法で改変され、実施されうるからである。さらに、以下の特許請求の範囲の中で記載される以外には、本明細書で示される構造または設計の詳細に対する限定は、意図されていない。それゆえ、上で開示された特定の実施形態が、変更、または改変されうること、および、そのような変形のすべてが、開示された主題の範囲および趣旨の範囲内にあるとみなされることは、明白である。従って、本明細書において追求された保護は、以下の特許請求の範囲において説明される通りである。

Claims (10)

1. それぞれが、第１の正の基準電圧で電力を受けるように動作することができる第１の入力端子と第２の負の基準電圧で電力を受けるように動作することができる第２の入力端子とを有する、複数の加入者線インターフェース回路と、
   それぞれが、ライン・カードの外の加入者線とインターフェースするために、前記加入者線インターフェース回路のうちの１つと結合された、複数のインターフェース線と、
   前記インターフェース線と結合され、前記インターフェース線のうちの少なくとも１本の電圧が前記第１の正の基準電圧を超えることに応答して前記複数の加入者線インターフェース回路のそれぞれに対する正の過電圧保護をもたらすために、前記第１の正の基準電圧に基準づけられる共有の正の過電圧保護装置と、
   前記第２の負の基準電圧に基準づけられる複数の負の過電圧保護装置であって、前記負の過電圧保護装置のそれぞれが、前記インターフェース線のうちの関連する１本と結合され、前記関連するインターフェース線の電圧が前記第２の負の基準電圧を超えることに応答して負の過電圧保護をもたらすように動作することができる負の過電圧保護装置とを備える、ライン・カード。
   
2. 前記正の過電圧保護装置が、前記第１の正の基準電圧を受けるために結合された第１のゲート入力端子を含み、前記第１のゲート入力端子と結合された第１のゲート・キャパシタをさらに備える、請求項１に記載のライン・カード。
   
3. 前記正の過電圧保護装置が、前記インターフェース線のうちの少なくとも１本の電圧が前記第１の正の基準電圧を超えることに応答して前記インターフェース線をアースすることにより、正の過電圧保護をもたらすように動作することができる、請求項１に記載のライン・カード。
   
4. 前記インターフェース線のそれぞれと前記正の過電圧保護装置との間に結合された分離ダイオードをさらに備える、請求項１に記載のライン・カード。
   
5. 前記正の過電圧保護装置が、前記第１の正の基準電圧を受けるために結合された第１のゲート入力端子を含み、前記負の過電圧保護装置がそれぞれ、前記第２の負の基準電圧を受けるために結合された第２のゲート入力端子を含み、
   前記第１のゲート入力端子と結合された第１のゲート・キャパシタと、
   それぞれが、前記第２のゲート入力端子のうちの１つと結合された、複数の第２のゲート・キャパシタとをさらに備える、請求項１に記載のライン・カード。
   
6. 前記正の過電圧保護装置が、前記インターフェース線のうちの少なくとも１本の電圧が前記第１の正の基準電圧を超えることに応答して前記インターフェース線をアースすることにより、過電圧保護をもたらすように動作することができ、前記負の過電圧保護装置がそれぞれ、前記関連するインターフェース線の電圧が前記第２の負の基準電圧を超えることに応答して、その関連するインターフェース線をアースすることにより負の過電圧保護をもたらすように動作することができる、請求項１に記載のライン・カード。
   
7. 第１の正の基準電圧を受けるように動作することができる第１の端子と、
   第２の負の基準電圧を受けるように動作することができる第２の端子と、
   それぞれが外部加入者線とインターフェースするための、複数のインターフェース線と、
   前記インターフェース線と結合され、前記インターフェース線のうちの少なくとも１本の電圧が前記第１の正の基準電圧を超えることに応答して前記複数のインターフェース線のそれぞれに対する正の過電圧保護をもたらすために、前記第１の正の基準電圧に基準づけられる第１の共有の正の過電圧保護装置と、
   それぞれが、前記インターフェース線のうちの関連する１本と結合され、前記関連するインターフェース線の電圧が前記第２の負の基準電圧を超えることに応答して負の過電圧保護をもたらすために、前記第２の負の基準電圧に基準づけられる複数の第２の負の過電圧保護装置とを備える、保護回路。
   
8. 前記第１の共有の正の過電圧保護装置が、前記第１の正の基準電圧を受けるために結合された第１のゲート入力端子を含み、前記第２の負の過電圧保護装置それぞれが、前記第２の負の基準電圧を受けるために結合された第２のゲート入力端子を含み、
   前記第１のゲート入力端子と結合された第１のゲート・キャパシタと、
   それぞれが、前記第２のゲート入力端子のうちの１つと結合された、複数の第２のゲート・キャパシタとをさらに備える、請求項７に記載の保護回路。
   
9. 前記インターフェース線のそれぞれと前記第１の共有の正の過電圧保護装置との間に結合された分離ダイオードをさらに備える、請求項７に記載の保護回路。
   
10. 外部加入者線とインターフェースするための複数のインターフェース線を含むライン・カードを保護する方法であって、
    前記インターフェース線の電圧を監視することと、
    前記インターフェース線のうちの任意の１本の前記電圧が第１の正の基準電圧を超えることを確定することに応答して、前記複数のインターフェース線と結合された共有の正の過電圧保護装置を使用して前記インターフェース線をアースと結合することと、
    それぞれが前記インターフェース線の１つと結合された複数の負の過電圧保護装置を提供することと、
    選択されたインターフェース線の前記電圧が第２の負の基準電圧を超えることを確定することに応答して、前記選択されたインターフェース線と結合された前記負の過電圧保護装置を使用して前記選択されたインターフェース線をアースするように結合すること
    を含む、方法。

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