JPH0145812B2

JPH0145812B2 -

Info

Publication number: JPH0145812B2
Application number: JP7799381A
Authority: JP
Inventors: Akira Tomono; Tadahiro Nagayama
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1981-05-25
Filing date: 1981-05-25
Publication date: 1989-10-04
Also published as: JPS57193934A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は商用電源を使用する通信装置の雷サー
ジ防護回路に関するものである。

従来、商用電源を使用する通信装置の雷サージ
防護回路には、第１図に示す回路構成が用いられ
てきた。同図において、１，１_-1，１_-2，１_-1′，
１_-2′は通信線、２，２_-1，２_-2は線路のサージイ
ンピーダンス、３，３_-1，３_-2はヒユーズ、４，
４_-1，４_-2は放電形避雷器、５は加入者保安器、
６は接地線、７は接地抵抗（加入者保安器の接地
サージインピーダンス）、８は通信装置、９は電
源変圧器、１０，１０_-1，１０_-2は商用電源線、
１１は電源線間のサージを吸収する避雷器（バリ
スタ等）、１２は柱上変圧器、１３は接地線、１
４は接地抵抗（柱上変圧器の接地サージインピー
ダンス）である。

加入者保安器５は雷サージが通信線１_-1，１_-2
から侵入すると、放電形避雷器４_-1，４_-2が動作
し、サージ電流を大地に放流し、通信線１_-1′，
１_-2′が高電位になるのを防止している。しかし
通信線１_-1′，１_-2′の電位は、近似的に雷サージ
電圧を線路のサージインピーダンス２_-1，２_-2を
並列接続した抵抗値と、接地抵抗７の抵抗値とで
分圧した程度の電圧になる。従つて、接地抵抗７
の抵抗値が大きくなつた場合や通信線１が多数に
なり線路のサージインピーダンスが低くなつた場
合には、通信線１_-1′，１_-2′の電位は、放電形避
雷器４_-1，４_-2の動作にもかかわらず高電位に上
昇することがある。

一方、商用電源線１０は柱上変圧器１２から分
配されているが、柱上変圧器１２は自ら片側を接
地している。従つて通信線１_-1′，１_-2′の電位が
上昇すると、商用電源線１０_-1，１０_-2との間に
は高電圧が発生することになる。このため従来
は、電源変圧器９の１次、２次間の耐圧を高くす
るなどして対応してきた。

しかし、電源変圧器９の高耐圧化には限界があ
り、耐圧オーバーによつて通信装置８内をサージ
電流が流れ、装置が破壊するなどの障害が問題に
なつている。

本発明は、これらの問題点を除去するために、
通信線と大地間のサージを吸収する回路の他に、
通信線と商用電源線間の電位差を一定電圧以下に
制限する回路を併用し、通信装置を破壊から防護
することにある。

以下、本発明を実施例によつて詳細に説明す
る。

第２図は、複数回線（ここでは図面並に説明を
簡略にするため２回線の場合を示す。）を使用す
る通信装置に適用した本発明の第１の実施例の回
路構成図である。図において、前出のものと同一
符号のものは同一または均等部分を示すものとす
る。１５，１６はダイオードブリツジ、１７，１
８，１９，２０及び２１はいずれも過電圧が印加
されると短絡するか一定電圧以下に制限する特性
の防護素子又は防護回路であり、過電圧吸収回路
と呼ばれるものであるが、以下必要に応じ１７を
線間過電圧吸収回路、２０，２１を電源線間過電
圧吸収回路、１８，１９を単に過電圧吸収回路と
区別して呼ぶことにする。なお、２２は上記過電
圧吸収回路１８，１９及び電源線間過電圧吸収回
路２０，２１のそれぞれ一端を共通に接続した共
通接続線である。

先ず、サージが通信線１，１_-1，１_-2，１_-3，
１_-4から侵入した場合の動作を説明する。

サージが通信線１から侵入し、放電形避雷器４
の一部又は全部が動作し、接地抵抗７の電圧降下
によつて通信線１_-1′〜１_-4′の電位が上昇すると、
商用電源線１０_-1，１０_-2との間に電圧が発生す
る。この電圧は、例えば通信線１_-1′と商用電源
線１０_-1の間であれば、ダイオード１５_-1と過電
圧吸収回路１８及び電源線間過電圧吸収回路２０
との間に印加され、また、通信線１_-2′と商用電
源線１０_-2との間であれば、ダイオード１５_-2と
過電圧吸収回路１８及び電源線間過電圧吸収回路
２１との間に印加されるというように、常にダイ
オード１５_-1，１５_-2，１６_-1，１６_-2と過電圧
吸収回路１８と電源線間過電圧吸収回路２０，２
１とに印加される。ここで、ダイオード１５_-1，
１５_-2，１６_-1，１６_-2は順方向のダイオードゆ
え、電圧降下は小さいので、結局は上記電圧が過
電圧吸収回路１８と電源線間過電圧吸収回路２０
の直列回路又は過電圧吸収回路１８と電源線間過
電圧吸収回路２１の直列回路に印加される。そし
てこれらの回路が動作すれば、通信線１と電源線
１０間の電圧はそれ以上上昇せず、サージは電源
線１０から柱上変圧器１２、接地線１３を介して
大地に流れる。

次に、サージが電源線１０，１０_-1，１０_-2か
ら侵入した場合を考える。電源線１０_-1，１０_-2
と通信線１_-1′〜１_-4′との間に発生した電圧は、
電源線間過電圧吸収回路２０，２１と過電圧吸収
回路１９とダイオード１５_-3，１５_-4，１６_-3，
１６_-4との間に印加されるが、ダイオードの電圧
降下は小さいので、結局、過電圧吸収回路２０と
１９の直列回路又は２１と１９の直列回路に印加
される。これらの回路が動作すると、電源線１０
と通信線１との線間電圧は一定値以上にはならな
いので、通信線の電位が上昇し、放電形避雷器４
_-1〜４_-4が放電し、サージを大地に放流するか又
はサージが通信線を伝搬し、他の防護回路から大
地に流れる。

第３図は、本発明の第２の実施例を示す回路構
成図で、全体構成は第２図とほとんど同一である
ので、変更された部分のみを示した。すなわち、
共通接続線２２の中間に電圧制限素子２３が挿入
されている点が第１の実施例と異なつている。

前述したように過電圧吸収回路１８は通信線か
ら入つたサージを電源線に流す役割を、また、過
電圧吸収回路１９は電源線から入つたサージを通
信線に流す役割をはたしている。通信装置を保護
する立場からは、これらは低い電圧で動作するこ
とが望ましいが、一方、通信線のサージが容易に
電源線に流れたり電源線のサージが容易に通信線
に流れたりすると、運用上の問題が生ずる可能性
がある。そこで本実施例では電圧制限素子２３を
挿入することにより、通信線と電源線間の制限電
圧を通信装置が破壊しない範囲で高くしている。

これによつて、通信線と電源線間でのサージの
やりとりが、必要以上に行なわれることを防止で
き、運用上の不都合が解消できる利点がある。

第４図ａ〜ｅは本発明に係る過電圧吸収回路１
８，１９（第２図、第３図に一点鎖線で囲んで示
した部分）の具体的回路構成例を示すものであ
る。

第４図ａは放電形２極避雷器を用いた例、ｂは
２個の放電形２極避雷器を一体化した放電形３極
避雷器を用いた例、ｃはバリスタを用いた例、ｄ
は定電圧ダイオードを用いた例、ｅは上記各防護
素子を並列接続した回路を用いた例である。ｅで
はサージに対する動作が速い定電圧ダイオードが
先ず動作し、次にバリスタが動作し、最後にサー
ジ電流耐量の大きい２極避雷器が動作することに
よつて、電源線間過電圧吸収回路２０又は２１と
の直列回路がサージを低い電圧に制限することを
特徴とする。

第５図ａ〜ｃは本発明に係る電源線間過電圧吸
収回路２０，２１（第２図、第３図に破線で囲ん
で示した部分）の具体的回路構成例を示すもので
ある。

第５図ａはバリスタを用いた例、ｂは定電圧ダ
イオードを用いた例、ｃは放電形３極避雷器を用
いた例である。

いま、電話装置を例として、第４図ｂの放電形
３極避雷器と第５図ａのバリスタを組み合せた回
路を用いたとすると、通信線と電源線間の電圧は
高々1500V以下に、また、第４図ｅの回路と第５
図ａの回路を組み合せた回路を用いると、500V
以下に制限できる。一方、電源変圧器９の１次、
２次耐圧は3000V以上あるので、どちらの組合せ
を用いても変圧器の耐圧オーバーによる障害は完
全に防止できる。

次に線間過電圧吸収回路１７の機能を説明す
る。雷サージによる装置の障害は、前述のような
通信線と大地間、電源線と大地間のサージにのみ
起因するのではなく、通信線間のサージによる場
合も多い。通信線間のサージは放電形避雷器４_-1
〜４_-4の放電ばらつきにより発生する場合が多
い。通信装置用の放電形避雷器の放電開始電圧
は、最大1000V程度ゆえ、通信線間にも1000V程
度の電圧が発生する場合が有り得る。特に複数の
回線（１回線は２本の通信線から成る。）を使用
するボタン電話機やPBXなどでは、通信線も多
数になり、これら相互間のサージは複雑である。
しかし、本回路では任意の通信線間のサージをダ
イオード１５_-1〜１５_-4，１６_-1〜１６_-4で極性
を一定化させ、線間過電圧吸収回路１７に集め吸
収する。従つて、線間過電圧吸収回路１７は通信
線間のサージを吸収する機能をもつ。

第６図ａ〜ｃは上記線間過電圧吸収回路１７の
具体的回路構成例を示すものである。

第６図ａはバリスタとコンデンサの並列回路
を、同ｂは定電圧ダイオードとコンデンサの並列
回路を用いた例である。コンデンサはサージの立
上り峻度を鈍らせるためのものである。ｃはバリ
スタとサイリスタを直列に接続し、サイリスタが
サージで動作するようにサイリスタのアノードと
ゲート間に定電圧ダイオードとコンデンサの直列
回路を接続し、ゲートとカソード間に抵抗を接続
した回路である。コンデンサC₁，C₂はサージ立
上り峻度を鈍らせるためのものである。

電話用としてこれらの回路定数を適当に設定す
ると、電話の信号には全く影響なく通信線間のサ
ージを250V以下に制限することができる優れた
特性を実現できる。

なお、第２図の１１は電源線間のサージを吸収
するためのバリスタであるが、電源線間過電圧吸
収回路２０，２１にもバリスタを用い、この直列
回路で吸収すれば、バリスタ１１は省略できる。

第７図は本発明の第３の実施例を示す回路構成
図である。通信線と電源線を接続する共通接続線
２２を接地することによつて、加入者保安器５を
省略したものである。

この回路では、通信線と大地間のサージは、ダ
イオード１５_-1，１５_-2，１６_-1，１６_-2と過電
圧吸収回路１８を介して大地に放流される。この
とき、接地抵抗２５によつて共通接続線２２の電
位が上昇した場合には、電源線間過電圧吸収回路
２０，２１が動作し、サージ電流は電源線１０
_-1，１０_-2を介して大地に放流される。一方、こ
れとは逆に電源線１０_-1，１０_-2からサージが侵
入した場合には電源線間過電圧吸収回路２０，２
１が動作し、共通接続線２２及び接地線２４を介
して大地に放流する。このとき接地抵抗２５によ
つて共通接続線２２の電位が上昇した場合には、
過電圧吸収回路１９が動作し、サージ電流は通信
線１に放流される。また、通信線間のサージは線
間過電圧吸収回路１７によつて吸収される。な
お、第７図において、一点鎖線及び破線で囲んで
示した部分の構成は、それぞれ第２図の回路の場
合と同様に第４図及び第５図に示したものが適用
でき、また、線間過電圧吸収回路１７は第６図に
示したものが適用できる。

上述した実施例の回路（第２図、第３図及び第
７図）では、サージ電流径路にダイオード、バリ
スタ等の電子素子を使用するので、これらのサー
ジ電流耐量が問題になるが、ヒユーズ３等の過電
流を制限する素子を併用することによつて十分に
対応できるので問題ない。

なお、第７図における２６はコンデンサとコイ
ルから成るノイズフイルタで電源回路に接続した
例である。

以上説明したように、本発明により、加入者保
安器が動作してもなお起こり得る通信線と電源線
との間の電圧上昇を1500Vや1000V以下に抑制で
きる。このため、本発明を用いない場合、電源耐
圧は10KV以上必要であるが、本発明により電源
変圧器の１次、２次間の耐圧を3000V以上に特に
高くする必要はない。そして従来起こり得た電源
変圧器の耐圧以上の過電圧の印加による装置の破
壊等の障害を招くことがない。

また、本発明では、通信線と電源線間の過電圧
は共通の直列回路により吸収されるから、このよ
うな過電圧を精度良く制限でき、装置の耐圧設計
が容易となる利点を有する。

本発明は商用電源を使用する通信装置全てに適
用でき、通信線と大地間、電源線と大地間、通信
線間、通信線と電源線間のあらゆるサージを吸収
できるので、装置の信頼性を大きく向上できる。

また、第２図、第３図の回路は従来の加入者保
安器回路をそのまま用いることができ、通信装置
から接地をとる必要もないので、運用上便利な効
果がある。

さらにまた、第７図の回路は通信装置から接地
をとるための配線が必要となるが、加入者保安器
を省略することもできる。この場合、従来の加入
者保安器では各加入者回線に２個の放電形避雷器
を要したが、本回路では各回線には１個のダイオ
ードブリツジのみ使用すればよく、回線数が多い
装置では経済的効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の雷サージ防護回路の一例を示す
回路図、第２図、第３図及び第７図は本発明の実
施例を示す回路構成図、第４図、第５図及び第６
図はいずれも本発明の要部構成を説明するための
具体的回路図である。１，１_-1，１_-2，１_-3，１_-4，１_-1′，１_-2′，１
_-3′，１_-4′……通信線、２，２_-1，２_-2，２_-3，２
_-4……線路のサージインピーダンス、３，３_-1，
３_-2，３_-3，３_-4……ヒユーズ、４，４_-1，４_-2，
４_-3，４_-4……放電形避雷器、５……加入者保安
器、６，１３，２４……接地線、７，１４，２５
……接地抵抗、８……通信装置、９……電源変圧
器、１０，１０_-1，１０_-2……電源線、１１……
バリスタ、１２……柱上変圧器、１５，１６……
ダイオードブリツジ、１５_-1〜１５_-4，１６_-1〜
１６_-4……ダイオード、１７……線間過電圧吸収
回路、１８，１９……過電圧吸収回路、２０，２
１……電源線間過電圧吸収回路、２２……共通接
続線、２３……電圧制限素子、２６……ノイズフ
イルタ。

Claims

【特許請求の範囲】１商用電源を使用する通信装置において、１個
のダイオードの陽極に他のダイオードの陰極を接
続した１対のダイオードの接続点を、前記通信装
置の各通信線に接続し、各通信線に接続されたダ
イオード対の両端の陽極同志および陰極同志を
各々共通に接続し、この２本の共通線の各々に過
電圧吸収回路の一端を接続し他端を共通にしてＡ
端子とし、かつ電源線の各々に過電圧吸収回路の
一端を接続し他端を共通にしてＢ端子とし、該Ａ
端子とＢ端子との間を接続した構成を、各通信線
と大地間に設けた過電圧吸収回路とともに備えた
ことを特徴とする雷サージ防護回路。２商用電源を使用する通信装置において、１個
のダイオードの陽極に他のダイオードの陰極を接
続した１対のダイオードの接続点を、前記通信装
置の各通信線に接続し、各通信線に接続されたダ
イオード対の両端の陽極同志および陰極同志を
各々共通に接続し、この２本の共通線の各々に過
電圧吸収回路の一端を接続し他端を共通にしてＡ
端子とし、かつ電源線の各々に過電圧吸収回路の
一端を接続し他端を共通にしてＢ端子とし、該Ａ
端子とＢ端子の間を接続し、該接続した線を接地
することを特徴とする雷サージ防護回路。