JPH01120169A - 電流供給回路の地絡保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電流供給回路の地絡保護回路、とくに加入者端
末に電流を供給する自動交換機の電流供給回路に有利に
適用される電流供給回路の地絡保護回路に関する。

（従来の技術） 第２図にはコイルを介して加入者線に電流を供給する交
換機の電流供給回路が示されている。同図に示すように
、直流電源４の陽極および陰極はコイル３の回路側に接
続されており、また電源４の陰極は接地されている。コ
イル３の線路側は端子３０および３２を介し加入者線５
０に接続され、加入者線５０には端末として電話機１が
接続されている。なお、加入者１ｉｊ５０に示されてい
る抵抗２は、加入者線５０の線路抵抗を概念的に示した
ものであり、加入者線５０に抵抗２が直列に接続されて
いるわけではない。

電ｆｉ４の端子電圧をＥとし、電話機１の抵抗をＲＴ、
線路抵抗２をＲＬ、コイル３の直流抵抗Ｒｒとすると、
コイル３に流れる直流電流ＩＬＩは、ＩＬ１＝　Ｅ　／
　（ＲＴ＋ＲＬ−１？ｒ）となる、直流電流ＩＬＩの最
大値は、　ＲＴ−ＲＬ−０のときで、ＩＬＬ　ｆｆ１ａ
ｘ　＝　Ｅ　／　Ｒｒとなる。このため、コイル３にか
かる電力Ｐａｌは。

Ｐａｌ　　＝　（ＩＬＩ　　ｍａｔ）２・　（Ｒｒ／２
）　　・　２で示すことができる。

加入者線５０に地絡障害が発生すると、たとえば電話機
ｌの抵抗が無くなり、また加入者！ｊ！５０およびコイ
ル３の線路抵抗が半分になるため、コイル３に流れる直
流電流Ｉｅｔｌは。

ｌｅｔ　１　＝　２Ｅ／　（ＲＬ＋Ｒｒ）となる、直流
電流Ｉｅｔｌは線路抵抗ＲＬ＝Ｏで最大となり、その値
はＩｅｔｌ　ｍａｘ＝　２Ｅ／　ＲＴテある。これは直
流電流ＩＬＬの最大値の約２倍の電流である。このため
コイル３にかかる電力は、地絡障害が発生していないと
きの電力Ｐｏｌの４倍になり、長時間この障害が継続す
るとコイル３が断線したり熱によって変形することがあ
った。

第３図には、このようなコイル３の断線または変形が防
ぐために第２図の電流供給回路に地絡保護を設けた従来
の地絡保護回路が示されている。

この地絡保護回路は、トランジスタ１０、抵抗１１−１
２およびツェナーダイオード１３により形成されている
。′＃、源４の陰極は、抵抗１２を介しトランジスタｌ
Ｏのエミッタに接続され、トランジスタ１０のコレクタ
はコイル３に接続されている。トランジスタｌＯのベー
スは抵抗１１を介し接地されている。電源４の陰極はま
た、ツェナーダイオード１３のカソードに接続され、ツ
ェナーダイオード１３のアノードはトランジスタｌＯの
ベースに接続されている。

同回路において通常の使用状態では、ツェナーダイオー
ド１３はオフ、トランジスタ１０は飽和している。トラ
ンジスタｌＯの飽和電圧をＶｃｅ、トランジスタｌＯの
エミッタ抵抗１２をＲｅとすると、この回路に流れる直
流電流ｒＬ２は、 ｒＬ２　＝　（Ｅ−Ｖｃｅ）／　（ＲＴ＋ＲＬ＋Ｒｒ＋
Ｒｅ）となる、ここで、Ｅ　＞＞Ｖｃｅ　、　Ｒｒ））
Ｒｅのため、ＩＬ２はＩＬＩ　とほぼ同じ値になる。ｊ
１！！絡障害が発生すると、ツェナーダイオード１３の
カソードの電位が上がるため、ツェナーダイオード１３
がオンし電流が流れる。このときの電流１ｅｔ２は、ツ
ェナーダイオード１３の動作電圧を電圧ＶＦ、トランジ
スタのベース・エミッタ間の電圧を電圧Ｖｂｅとすると
、 Ｉｅｔ２＝　（ＶＦ　　−Ｖｂｅ）／　Ｒｅとなる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら従来の地絡保護回路では、動作電圧ＶＦは
、通常の使用状態では動作しないようにその電圧を設定
しなければならないため、Ｉｅｔ２はＩＬ２　ｗａｘよ
り大きい値となる。障害時にたとえば加入者線５０の線
路抵抗２の抵抗ＲＬ＝０とすると、コイル３と同等の電
力がトランジスタ１０にかかるため、トランジスタＩＯ
は大電力用のものを使用する必要がある。また、コイル
３も地絡障害を想定して通常使用する電力の最大値以上
の許容範囲のものを使用しなければならないため、必然
的に大きなコイルを使用しなければならなかった。

本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、地絡障害
の発生を検出し、以後電流供給回路の出力電流を通常電
流値以下にする電流供給回路の地絡保護回路を提供する
ことを目的とする。これによって、同回路中のコイルお
よびトランジスタの小形化が可能となり、回路全体の小
形化が可能となる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上述の問題点を解決するために、゛コイルを介
して線路に電源手段から直流電流を供給する電流供給回
路の地絡保護回路は、電流供給回路の出力電流を制御す
る電流制御手段と、電流制御手段に接続され、電流制御
手段の電圧を制御する定電圧制御手段と、定電圧制御手
段を駆動する駆動手段と、障害が発生したときの電流供
給回路の出力電流を検出し、障害検出後に駆動手段を駆
動する障害検出手段とを有し、障害が発生すると。

電流供給回路の出力電流が増加し、出力電流の増加を障
害検出手段が検出すると、障害検出手段は駆動手段を駆
動し、駆動手段が定電圧制御手段を動作させ、定電圧制
御手段が電流制御手段の電圧を定電圧に固定することに
より、電流供給回路の出力電流を通常より低い出力電流
とする。

（作　用） 本発明によれば、地絡障害が発生すると地絡障害検出手
段により該障害を検出し駆動手段を動作させる。駆動手
段は電圧制御手段を動作させ、電圧制御手段により電流
制御手段の電圧を固定し、電流制御手段の出力電流を飽
和電流から飽和電流より低い定電流に変化させる。これ
により電流供給回路の出力電流が通常より低い出力電流
になる。

（実施例） 次に添付図面を参照して本発明による電流供給回路の地
絡保護回路の実施例を詳細に説明する。

第１図を参照すると、本発明による電流供給回路の地絡
保護回路を自動交換機の加入者線給電回路に適用した実
施例が示されている。コイル３は、極性を有し、そめ線
路側は端子３０および３２を介し加入者線５０に接続さ
れている。また、コイル３の回路側の一端はトランジス
タ１ｏのコレクタに接続され１回路側の他端は接地され
ている。コイル３は交流電流に対しハイインピーダンス
の特性を有するため、端子３０および３２に接続されて
いる交換機の通話回路（図示せず）で送受信されるたと
えば音声信号は、コイル３により電流供給回路に流れ込
むことはない。

トランジスタｌＯはＮＰＮ形トランジスタであり、その
エミッタはエミッタ抵抗１２を介し直流電源４の陰極に
接続されている。また、トランジスタｌＯのベースはベ
ース抵抗１１を介し接地されている。

通常トランジスタｌＯは抵抗１１を介し流れ込む電流に
より飽和しており、地気障害すなわち地絡障害が起こっ
たときに後述するツェナーダイオード２４により定電流
動作を行なう、エミッタ抵抗１２は、後に詳述する地絡
障害発生後に電流供給回路に流れる電流Ｉｅｔの障害検
出電流値Ｉｒｅｆおよび地絡障害発生後に電流供給回路
に流れる電流Ｉｇを決定する１要素である。電源４は、
加入者線に電力を供給する直流電源であり、複数の加入
者線に対し共用に設けられている。なお、電源４の陽極
は接地されているため、同図に示す回路には地気がら電
源４の陰極に対して電流が流れる。

トランジスタ１０とエミッタ抵抗１２に並列に抵抗２０
および２１が直列に接続されている。抵抗２０および２
１は、エミッタ抵抗１２に比べ遥にその値が大きい。こ
のため、抵抗２０および２１に流れる電流は、トランジ
スタｌＯおよびエミッタ抵抗１２に流れる電流に比べ無
視できる程小さい。従ってトランジスタ１０に流れる電
流はｉｆ電流供給回路出力電流にほぼ等しい。抵抗２０
と２１の中点には、トランジスタ２３のベースが接続さ
れており、抵抗２１および２２で分圧された電圧がトラ
ンジスタ２３のベースに加わる。トランジスタ２３は地
絡障害のときに、このコレクターエミッタ間を導通させ
るスイッチである。すなわち、通常トランジスタ１０は
飽和しているため、トランジスタ２３にはコレクターエ
ミッタ間を導通させるベース電流が流れず、地絡障害後
に障害検出電流値ｒｒｅｆを越えたときにのみコレクタ
・エミッタ間を導通させるベース電流が流れる。このた
め、トランジスタ２３のベース９２５フ２間にはコンデ
ンサ２２が接続され、トランジスタ２３が雑音により誤
動作するのを防止している。

トランジスタ２３のエミッタは電源４の陰極に接続され
、またコレクタはツェナーダイオード２４の７メードに
接続されている。ツェナーダイオード２４のカソードは
、トランジスタ１０のベースとベース抵抗１１の中点に
接続されている。ツェナーダイオード２４は地絡障害時
にトランジスタｌＯが定電流動作するための素子であり
、これによりトランジスタｌＯのベース電圧はツェナー
電圧ＶＦに固定される。

端子３０および３２には点線で示されている加入者線５
０を介してたとえば電話機１などの端末が接続されてい
る。加入者線５０に接続されている抵抗２は、加入者線
５０の線路抵抗を概念的に示したものであり、実際に抵
抗２が接続されているわけではない、なお、同図では加
入者線５０が点線により接地されているが、これは生じ
得る地絡障害を示したものであり、通常加入者線５０は
実際には接地されていない。

第１図に示す地絡保護回路は、通常では地気−に抗１１
−トランジスタｌＯ（ベース会エミッタ）−抵抗１２−
電源４のルートで電流が流れている。このため、電話機
１がオフフックすると、地気−コイル３一端子３２−加
入者線５〇−電話機１−加入者線５〇一端子３０−コイ
ル３−トランジスタ１０（コレクタ・エミッタクー抵抗
１２−電源４のルートで閉回路が形成され電流が流れる
。この閉回路に流れる電流ＩＬは、電源４の端子電圧を
Ｅ、トランジスタ１０の飽和電圧をＶｃｅ　、電話機１
の抵抗をＲＴ、加入者線５０の線路抵抗２をＲＬ、コイ
ル３の直流抵抗をＲｒ、エミッタ抵抗１２をＲｅとする
と、ＩＬ＝　（Ｅ　−Ｖｃｅ）／　（ＲＴ＋ＲＬ＋Ｒｒ
＋Ｒｅ）となる。電圧Ｖｃｅが約０．３ｖ程度であるた
め、電流ＩＬは、従来技術で説明した従来の地絡保護回
路に流れる電流ｒＬ２とほぼ同じ値となる。また通常、
電流ＩＬは１００ｍＡ以下であるため、トランジスタ１
゜の消費電力は０．０３Ｗ以下となり非常に小さくて済
む。なお、このときトランジスタ１０は飽和しているた
め、抵抗２０にはほとんど電流が流れず、トランジスタ
２３のコレクタ・エミッタ間は導通しない。

加入者線５０が点線で示したように地気に接続され地絡
障害が発生すると、地気−加入者線５〇一端子３０−コ
イル３−トランジスタ１０−抵抗１２−電源４のルート
で障害電流Ｉｅｔが流れ始める。このときの障害電流Ｉ
ｅｔは、たとえば。

ｌｅｔ、　＝　（Ｅ　−Ｖｃｅ）／　（ＲＬ／２＋Ｒｒ
／２＋Ｒｅ）の電流値まで徐々に増加しようとするが、
トランジスタ１０の飽和電圧Ｖｃｅと抵抗１２に流れる
電流ｌｅｔとの積による電圧との和が抵抗２０−２１で
分圧されてトランジスタ２３のベースに加°わる。この
ため、障害検出電流値１ｒｅｆを越えるとトランジスタ
２３のコレクタ・エミッタ間が導通し、地気−抵抗１１
−ツェナダイオード２４−トランジスタ２３−電源４の
ルートで電流が流れ、ツェナーダイオード２４が動作す
る。これによりトラジスタＩＯは、そのベース電圧がツ
ェナー電圧ＶＦに固定されるため、飽和状態から定電流
動作に変化し、出力電流Ｉｓで動作する。

前述の障害検出電流値Ｉｒｅｆは、抵抗２０および２１
をそれぞれＲ２０・Ｒ２１、抵抗１２をＲｅ、トランジ
スタ２３のベース命エミッタ間電圧をＶｂｅ２とすると
。

Ｒ２１１１（Ｖｃｅ＋　Ｒｅ　・Ｉｒｅｆ）　／　（Ｒ
２０◆Ｒ２１）　＝　Ｖｂｅ２と表わすことができ、こ
れは障害検出電流値１ｒｅｆで整理すると、 Ｉｒｅｆ＝　［Ｖｂｅ２１１（Ｒ２０＋Ｒ２１）／Ｒ２
１−Ｖｃｅｌ　／Ｒｅと変形することができる。またト
ランジスタ１０の定電流の出力電流ＩＳは、トランジス
タ２３のコレクタ・エミッタ間電圧をＶｃｅ２、トラン
ジスタ１０のベース拳エミッタ間電圧をＶｂｅ　１とす
ると、（ＶＦ＋Ｖｃｅ２）　＝　（Ｖｂｅｌ＋Ｒｅ＊　
Ｉｓ）と表わすことができ、これは出力電流Ｉｓで整理
すると、 １ｓ＝　（ＶＦ◆Ｖｃｅ２−Ｖｂｅ１）／　Ｒｅと変形
することができる。

通常、トランジスタ１０および２３のベース・エミッタ
間電圧は約０．７Ｖ、コレクタ・エミッタ間電圧は約０
．３Ｖ程度である。このため障害検出電流値Ｉｒｅｆは
、抵抗２０．２１および１２によって、また出力電流Ｉ
ｓはツェナー電圧ＶＦおよびエミッタ抵抗１２によって
それぞれ独立に設定することができる。したがって、電
流値１ｒｅｆを通常使用する電流ＩＬの最大値より大き
く、電流Ｉｓを電流ＩＬの最大値より小さく設定するこ
とができる。なお、トランジスタ２３に流れるベース電
流は無視できる値のため、トランジスタ１０に流れる出
力電流Ｉｓがコイル３に流れると考えてよい、このため
、本実施例における回路において、地絡障害検出後にコ
イル３にかかかる電力Ｐｃは、　Ｐｃｍ　（Ｉｓ）２・
Ｒｒ／２で表わすことかでさる。前述のように電流Ｉｓ
は電流ＩＬの最大値より小さく設定することができるた
め、コイル３にかかる電力Ｐｃも通常コイル３にかかる
電力以下にすることができる。同様にｔ＠終絡障害検出
後トランジスタ１０にかかる電力ｐｔは、 Ｐｔ＝　［Ｅ−（Ｒｒ／２　＋ＲＥ）φＩｓ］　　・Ｉ
ｓと表わすことができ、電力ｐｔも電流ルの最大値のと
きより小さくすることができる。

このように本実施例によれば、地絡障害が発生し、障害
電流Ｉｅｔが障害検出電流値Ｉｒｅｆに達すると、トラ
ンジスタ２３のコレクタ・エミッタ間が導通しツェナー
ダイオード２４に電流が流れる。ツェナーダイオード２
４の動作によりトランジスタｌＯがツェナー電圧ＶＦに
固定されるため、トランジスタ１０は出力電流Ｉｇによ
る定電流動作を行なう、これにより電流供給回路の出力
電流を通常の電流値以下にすることができる。障害検出
電流値ｆｒｅｔおよび出力電流Ｉｇは、前述のようにそ
れぞれ独立に設定することができるため、障害出力電流
値１ｒｅｆを通常使用する電流ＩＬの最大値より大きく
、また出力電流Ｉｓを小さく設定することが可能である
。したがってコイル３およびトランジスタｌＯは、通常
使用する電流ＩＬの最大値を目安にその容量を決めれば
よく、コイル３の小形化が可能となり、またトランジス
タ１０には小電力用のものを用いることができる。これ
により自動交換機の加入者線給電回路の小形化および低
コスト化が可能となる。

なお、本実施例では自動交換機の加入者線給電回路に本
発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、たとえ
ば電子機器に電流を供給する電流供給回路にも適用可能
である。

（発明の効果） このように本発明によれば、地絡障害が発生すると、障
害検出手段により電波供給回路の出力電流を検出し、駆
動手段を駆動させる。駆動手段は定電圧制御手段を動作
させることにより電流制御手段の電位を固定し、電流制
御手段により電流供給回路の出力電流を通常の電流値以
下にすることができる。このため、障害時にコイルに発
生する発熱を減少させ、コイルの小形化が可能になると
ともに、電流制限手段のトランジスタの消費電力も減少
させたのでトランジスタには低コストの小電力用のもの
が使用可能となり、コイルを使用した電流供給回路の小
形化が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電流供給回路の地絡保護回路を自
動交換機の加入者線給電回路に適用した実施例を示す回
路図。 第２図は地絡保護回路が設けられていない電流供給回路
の回路図、 第３図は従来の電流供給回路の＃！絡保護回路の回路図
である。 雷 ３、、、、、、、コイル ４、、、、、、、直流電源 １０、２３．　、　、　、’、　トランジスタ１１．１
２，２０，２１　　、　、抵抗２２、、、、、、、コン
デンサ ２４、、、、、、、ツェナーダイオード特許出願人　沖
電気工業株式会社 代　理　人　香取　孝雄 丸山　隆夫 ３、コイル ４：電源 １０．２３　：　トランジスタ １１．１２．２０，２１　：抵抗 ２２、コンデンサ ２４、ツヱナーダイオード 地絡保護回路の実施例 第１図 電流供給回路 第２図 従来の地絡保護回路 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コイルを介して線路に電源手段から直流電流を供給
   する電流供給回路の地絡保護回路において、該地絡保護
   回路は、 該電流供給回路の出力電流を制御する電流制御手段と、 該電流制御手段に接続され、該電流制御手段の電圧を制
   御する定電圧制御手段と、 該定電圧制御手段を駆動する駆動手段と、 障害が発生したときの前記電流供給回路の出力電流を検
   出し、該障害検出後に前記駆動手段を駆動する障害検出
   手段とを有し、 前記障害が発生すると、前記電流供給回路の出力電流が
   増加し、該出力電流の増加を前記障害検出手段が検出す
   ると、該障害検出手段は前記駆動手段を駆動し、該駆動
   手段が前記定電圧制御手段を動作させ、該定電圧制御手
   段が前記電流制御手段の電圧を定電圧に固定することに
   より、前記電流供給回路の出力電流を通常より低い出力
   電流にすることを特徴とする電流供給回路の地絡保護回
   路。 ２、特許請求の範囲第１項記載の地絡保護回路において
   、 前記電流制御手段は、通常状態では飽和電流で動作する
   増幅器および第１の抵抗を有し、 前記障害検出手段は、第２の抵抗および第３の抵抗を有
   し、 前記コイルの一端には前記増幅器の第１の入力端子が接
   続され、該増幅器の出力端子には第１の抵抗を介し前記
   電源手段に接続され、 前記増幅器および第１の抵抗に並列に、第２の抵抗およ
   び第３の抵抗の直列接続が接続され、前記増幅器および
   第１の抵抗に加わる電圧が第２の抵抗および第３の抵抗
   で分圧され、前記駆動手段の第１の入力端子に該駆動手
   段を駆動するための電流が流れるよう第２の抵抗および
   第３の抵抗の中点に前記駆動手段の第１の入力端子が接
   続され、 該駆動手段の出力端子には前記電源手段が接続され、該
   駆動手段の第２の入力端子には前記定電圧制御手段の出
   力端子が接続され、前記定電圧制御手段の入力端子は前
   記増幅器の第２の入力端子に接続され、 前記障害が発生すると、第２の抵抗と第３の抵抗の中点
   の電位が上がり前記駆動電流が流れるため前記駆動手段
   が動作し、該駆動手段の動作により前記定電圧制御手段
   が駆動され、該定電圧制御手段の動作により前記増幅器
   の電圧が固定されるため、該増幅器が前記飽和電流から
   該飽和電流より低い定電流で動作することにより前記電
   流供給手段の出力電流が通常より低い出力電流となるこ
   とを特徴とする電流供給回路の地絡保護回路。 ３、特許請求の範囲第２項記載の地絡保護回路において
   、前記駆動電流は第１の抵抗、第２の抵抗および第３の
   抵抗により設定され、前記定電流は前記定電圧制御手段
   により固定される電圧および第１の抵抗により設定され
   、前記駆動電流および前記定電流がそれぞれ独立に設定
   されることを特徴とする電流供給回路の地絡保護回路。 ４、特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の
   地絡保護回路において、前記定電圧制御手段はツェナー
   ダイオードであり、前記駆動手段により該ツェナーダイ
   オードの逆方向に電流が流れることを特徴とする電流供
   給回路の地絡保護回路。 ５、特許請求の範囲第１項、第２項、第３項または第４
   項記載の地絡保護回路において、前記駆動手段はトラン
   ジスタであり、該トランジスタの第１の入力端子および
   出力端子の間にコンデンサを接続することにより、該ト
   ランジスタの誤動作を防止することを特徴とする電流供
   給回路の地絡保護回路。 ６、特許請求の範囲第１項または第２項記載の地絡保護
   回路において、前記障害は、前記線路が接地される地絡
   障害であることを特徴とする電流供給回路の地絡保護回
   路。