JPH04502248A - 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】 保護回路 ［技術分野］ この発明は、例えば落雷や隣接する電力伝送ラインにおける変動によって生じた ライン上の異常な過渡高電圧サージによる破壊からラインに接続されている回路 素子を保護する保護回路に関するものであり、特に、それに限定されるものでは ないが、フックスイッチ機能およびループ電流遮断機能を与える固体ラインスイ ッチを介して交換機ラインに接続された電話機のラインに関連する素子を保護す るのに適している回路装置に関するものである。

前記のような種類の電話機用の保護回路は既知であり、電圧制限回路および電流 制限回路より構成されている。電圧制限回路はライン上の過渡的高電圧サージを 実質上吸収するために電話機のライン端子と並列に接続された電圧依存性非直線 抵抗を備え、電話機回路のライン端子と関連する電話機中の回路素子を保護する 。さらに電圧制限回路に加えて電流制限回路も設けられている。電流制限回路は ラインスイッチの導電路ライン側と直列の抵抗装置と、抵抗のライン端とライン スイッチ制御素子との間に接続されたダイオード装置とを備えている。抵抗の値 は電流しきい値が超過されたとき、抵抗の両端の電圧降下がダイオード装置の順 方向電圧降下を越えてそれによってラインスイッチの導電路を通る電流を制限す る。

この従来の保護回路の欠点は、過渡電圧サージによって生成された電流の一部分 がラインスイッチを通って流れ、そのためラインスイッチの電力規格はこの過渡 電流および選択された電力規格に適応するように十分でなければならないことで ある。これはラインスイッチ中で使用されるトランジスタのコストに影響する。

ジによる破壊から固体スイッチを介してラインに接続された電気装置を保護し、 それによってラインスイッチに使用されるトランジスタの電力定格を低下させる ことを可能にする改良された保護回路を提供することである。

［発明の概要］ この発明によれば、過渡的な異常高電圧サージの影響からライン端子手段を介し てラインに接続された回路要素を保護し、前記ラインに前記回路要素を選択的に 接続するために前記ライン端子手段と前記回路要素との間にその導電路が直列に 接続された制御可能な半導体スイッチを具備している保護回路において、ライン 端子手段の１端子と前記半導体スイッチの導電路との間に直列に接続された予め 定められた値の第１の抵抗手段と、この第１の抵抗手段と並列に前記半導体スイ ッチの導電路とのその制御素子の接続部に接続された第１の電圧基準手段とを具 備している第１の回路と、前記第１の電圧基準手段と直列に接続された第２の電 圧基準手段と、前記第１の抵抗手段と前記半導体スイッチの導電路との接続部と 前記ライン端子手段の他方の端子との間に接続された予め定められたしきい値を 有する電圧依存性の第２の抵抗手段を具備する第２の回路とを備え、前記第２の 回路は前記第１の抵抗手段と並列に接続され、前記第１の抵抗手段の抵抗値は圧 降下の和が前記第１の電圧基準手段の基準電圧よりも小さく、ライン電流の大き さが正常な大きさを越えたとき、前記電圧降下の和が前記第１の電圧基準手段の 基準電圧に到達するまで増加し、到達すると前記電圧基準手段が前記第１の抵抗 手段の両端の電圧をクランプし、それによってそこを流れる電流を制限し、前記 電圧依存性の第２の抵抗手段がそのしきい値電圧を検出したとき前記第１の抵抗 手段の両端の電圧降下が第１および第２の電圧基準手段の基準電圧の合計に等し くなるまで前記第１の抵抗手段を通って流れる電流を増加させ、合計に等しくな ったとき前記第１の抵抗手段の両端の電圧がそれによってクランプされ、前記第 ２の電圧基準手段の基準電圧によって半導体スイッチ手段が非導通にされるよう に選択されている保護回路が提供される。

この発明によれば、さらに第１の電圧基準手段が２個の直列接続された半導体ダ イオードを具備している保護回路が提供される。

［図面の簡単な説明］ この発明を有効に実施するために、添付図面を参照にして以下の実施例を説明す る。

第１図は従来の保護回路を具備する電話機ライン回路の一部を示す。

第２図はこの発明の保護回路を具備する電話機ライン回路の一部を示す。

第３図はこの発明の保護回路を具備するＡＣ電カスイツチング装置の回路を示す 。

［実施例］ 第１図を参照にすると、回路は交換機ライン（図示せず）に接続するためのライ ン端子ＬｌおよびＬ２を備えている。

端子ＬｌとＬ２の間には電圧保護バリスタＶＣＩが接続されいる。ＮＰＮ）ラン ジスタＴＲＩおよびＰＮＰトランジスタＴＲ２よりなる相補型トランジスタの形 態のラインスイッチはライン端子と電話機送信回路ＴＸとの間に直列に接続され ている。ラインスイッチ制御トランジスタＴＲ３のコレクタ・エミツタ路はトラ ンジスタＴＲ２のベースと端子Ｌ２との間に接続されている。抵抗Ｒ２はトラン ジスタＴＲ２に小さいが十分なベース電流を与えるようにトランジスタＴＲ２の ベースとトランジスタＴＲ３のコレクタの間に接続されていロセッサ（図示せず ）の出力に結合されている。この出力における信号はよく知られた方法でライン スイッチの機能を制御する。抵抗Ｒ１は端子Ｌ１とトランジスタＲ１のコレクタ ・エミツタ路の間に直列に接続され、２個のダイオードＤ１とＤ２の直列接続は 端子ＬｌとトランジスタＴＲ２のベースの間に接続されている。抵抗Ｒ１および ２個のダイオードＤ１とＤ２は保護回路の電流制限部分を形成している。この既 知の電流保護回路の動作は前記の通りである。

第２図を参照にすると、保護回路を除いてこの回路は第１図の回路と同一である ので説明は省略する。第２図に示した保護回路は端子Ｌ１とトランジスタＴＲＩ のコレクタ・エミツタ路の間に直列に接続された抵抗Ｒ１と、端子Ｌｌとトラン ジスタＴＲ２のベースの間に直列に接続されたダイオードＤＩおよびＤ２と、抵 抗Ｒ１とトランジスタＴＲ２のエミッタの接続部と端子Ｌ２との間に接続された バリスタＶＣＩと、トランジスタＴＲ２のエミッタとベースとの間に接続された 別のダイオードＤ３とを具備している。抵抗Ｒ１の抵抗値は正常な動作ライン電 流（≦１５０　ｍＡ）におけるその両端の電圧降下がダイオードＤ１の順方向の バイアス電圧より小さいように選択されている。典型的には抵抗Ｒ１の抵抗値は 約３オームである。

動作において、抵抗Ｒ１および飽和されたラインスイッチを流れる正常なライン 電流により、トランジスタＴＲ２のベース・エミッタ接合を横切る順方向バイア ス電圧は０，６ボルトであり、抵抗Ｒ１の両端の電圧降下は０．６ボルトより小 さい。それ故ダイオードＤＩ、Ｄ２の電圧降下はトランジスタＴＲ２のベース・ エミッタ接合を横切る順方向バイアス電圧と抵抗Ｒ１の電圧降下の合計であり、 それは正常なライン電流が流れるときダイオードＤｌ、Ｄ２の順方向バイアス電 圧の和（約１．２ボルト）よりも小さい。

ラインに高いサージ電圧が生じるとき、ライン電流は増加を開始しそれにより抵 抗Ｒ１の電圧降下を増加させ、もちろんトランジスタＴＲ２のベース・エミッタ 接合を横切る電圧は変化しない。抵抗Ｒ１の電圧降下とベース・エミッタ接合を 横切る電圧の和がダイオードＤＩ、Ｄ２の順方向バイアス電圧の和を超過すると き、ダイオードＤＩ、Ｄ２は順方向バイアスになる。順方向バイアスにされたこ れらのダイオードＤＩ、Ｄ２は、抵抗Ｒ１の両端の電圧およびトランジスタＴＲ ２のベース・エミッタ接合を横切る電圧をクランプし、したがってトランジスタ ＴＲ２のベース駆動電流の増加を阻止し、それによってトランジスタＴＲＩを流 れる電流を制限する。

同時にバリスタＶＣＩの両端の電圧が上昇し、バリスタＶＣ１の動作電圧、典型 的には１８０〜２５０ボルトに到達すると、抵抗Ｒ１を流れる電流は抵抗Ｒ１の 電圧降下とトランジスタＴＲ２のベース・エミッタ接合を横切る電圧の和がダイ オードＤＩ、Ｄ２．Ｄ３の順方向バイアス電圧の和を越えるまで増加する。ライ ン端子Ｌ１から、ダイオードＤＩ、Ｄ２゜Ｄ３、バリスタＶＣＩを通ってライン 端子Ｌ２に至る電流路が設定される。ダイオードＤ３の順方向バイアス電圧はト ランジスタＴＲ２を逆バイアスしてそれをターン・オフし、それによってトラン ジスタＴＲＩをターン・オフし、電圧サージの残りの期間中にラインスイッチを 通る電流を実質的に阻止する。

極性保護回路（図示せず）がライン端子とラインスイッチとの間に挿入され、電 圧サージの極性が正確に保護回路のダイオードに与えられることを保証すること が好ましい。

第３図を参照にすると、ＡＣＣシカスイッチ２フ力に接続されたライン（図示せ ず）上の異常電力サージの場合に全波保護を行うために、この発明による保護回 路をそれぞれ伴った１対の固体スイッチング回路を介して負荷ＲＬに結合された ＡＣ入力（〜）を具備している。この回路においてはバリスタＶＣＩは両方の保 護回路に共通である。スイッチ接点Ｓ１およびＳ２は付勢されたときトランジス タＴＲ３とＴＲ２３を付勢しそれはラインスイッチトランジスタＴＲＩ　。

ＴＲ２およびＴＲ２１，ＴＲ２２をオンに切替える。

動作において、第１の半サイクル中、正常なライン電流に対する電流路は、抵抗 Ｒ１、トランジスタＴＲＩのコレクタ・エミツタ路、負荷ＲＬ，ダイオードＤ２ ４を経てラインに戻る。保護回路の素子は第１図のものと同じである。もしも電 圧サージが発生すると、バリスタｖＣ１は導通してダイオードＤ３の順方向バイ アス電圧を生じてトランジスタＴＲ２のバイアスを反転してそれをオフに切替え 、したがってトランジスタＴＲＩをオフに切替えて負荷に電流が流れるのを阻止 する。

第２の半サイクル中、正常なライン電流に対する電流路は、抵抗Ｒ２１、トラン ジスタＴＲ２１のコレクタ・エミツタ路、負荷ＲＬ，ダイオードＤ４を経てライ ンに戻る。バリスタＶＣＩの両端の電圧がそのしきい値を越えると導通が開始し てダイオードＤ２３の順方向バイアス電圧を生じてトランジスタＴＲ２２のバイ アスを反転してそれをオフに切替え、したがってトランジスタＴＲ２１をオフに 切替える。ダイオードＤ５゜Ｄ６　、　Ｄ２５．　Ｄ２６は負荷ＲＬから電流を 側路させる。

以上、この発明は特定のものについて記載されたが、この発明の技術的範囲を逸 脱することなく等価な置換が容易に可能であることを理解すべきである。

［産業的応用］ この発明は、特に電話機装置に適用すると有効である。

国際調査報告 Ｍ闘■■警ΣＤ「口αににαＯ山Ｓひλ）良２ゴσαｒマｒＥＲＮＡＴ工　ＡＰ ＰＬユ　Ｔ工　ＮＯｌ　Ｐ：Ｔｌ入υ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．過渡的な異常高電圧サージの影響からライン端子手段を介してラインに接続 された回路要素を保護し、前記ラインに前記回路要素を選択的に接続するために 前記ライン端子手段と前記回路要素との間にその導電路が直列に接続された制御 可能な半導体スイッチを具備している保護回路において、前記ライン端子手段の １端子と前記半導体スイッチの導電路との間に直列に接続された予め定められた 値の第１の抵抗手段と、この第１の抵抗手段と並列に前記半導体スイッチの導電 路とその制御素子の接続部に接続された第１の電圧基準手段とを具備している第 １の回路と、 前記第１の電圧基準手段と直列に接続された第２の電圧基準手段と、前記第１の 抵抗手段と前記半導体スイッチの導電路との接続部と前記ライン端子手段の他方 の端子との間に接続された予め定められたしきい値を有する電圧依存性の第２の 抵抗手段を具備する第２の回路を備え、前記第２の回路は前記第１の抵抗手段と 並列に接続され、前記第１の抵抗手段の抵抗値は正常な大きさのライン電流によ る第１の抵抗手段および前記半導体スイッチの導電路とその制御素子の接合部に おける電圧降下の和が前記第１の電圧基準手段の基準電圧よりも小さく、ライン 電流の大きさが正常な大きさを越えたとき前記電圧降下の和が前記第１の電圧基 準手段の基準電圧に到達するまで増加し、到達すると前記電圧基準手段が前記第 １の抵抗手段の両端の電圧をクランプし、それによってそこを流れる電流を制限 し、前記電圧依存性の第２の抵抗手段がそのしきい値電圧を検出したとき前記第 １の抵抗手段の両端の電圧降下が第１および第２の電圧基準手段の基準電圧の合 計に等しくなるまで前記第１の抵抗手段を通って流れる電流を増加させ、合計が 等しくなったとき前記第１の抵抗手段の両端の電圧がそれによってクランプされ 、前記第２の電圧基準手段の基準電圧によって半導体スイッチ手段が非導通にさ れるように選択されている保護回路。
2. ２．前記第１の電圧基準手段は２個の直列接続された半導体ダイオードを具備し ている請求の範囲第１項記載の保護回路。
3. ３．前記第２の電圧基準手段は半導体ダイオードを具備している請求の範囲第１ 項または第２項記載の保護回路。
4. ４．前記電圧依存性の第２の抵抗手段はバリスタを具備している請求の範囲第１ 項乃至第３項のいずれか１項記載の保護回路。
5. ５．前記制御可能な半導体スイッチは１個以上のバイポーラトランジスタを具備 し、そのコレクタ・エミッタ路は前記導電路を形成し、そのベースは制御手段に 結合されている請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項記載の保護回路。
6. ６．前記ベースは別のトランジスタの導電路に結合され、この別のトランジスタ のベースは制御手段に結合されている請求の範囲第５項記載の保護回路。
7. ７．前記半導体スイッチは相補型のＮＰＮおよびＰＮＰトランジスタを具備し、 ＮＰＮトランジスタのコレクタ・エミッタ路は前記導電路を形成し、前記第１の 電圧基準手段は前記ＰＮＰトランジスタのベス・エミッタ接合と並列に接続され ている請求の範囲第５項または第６項記載の保護回路。
8. ８．前記半導体スイッチは高電圧バイポーラ装置で構成されている請求の範囲第 ７項記載の保護回路。
9. ９．前記ライン端子手段は、ＡＣ入力手段が前記ラインに接続されている極性保 護手段により一定極性のＤＣ出力手段に接続されている請求の範囲第１項乃至第 ８項のいずれか１項記載の保護回路。
10. １０．前記制御可能な半導体スイッチは電話機ラインスイッチであり、その制御 素子は電話機のループ電流回路を制御して切替えるために電話機回路と共同する 制御手段に結合されている請求の範囲第１項乃至第９項のいずれか１項記載の保 護回路。
11. １１．１対のライン端子手段と、１対の負荷端子とを具備し、ライン端子手段の １端子は前記請求の範囲第１項乃至第９項のいずれか１項記載の保護回路の前記 第１の抵抗および半導体スイッチの導電路を介して前記負荷端子の１端子に結合 され、ライン端子手段の他端子は前記請求の範囲第１項乃至第９項のいずれか１ 項記載の別の保護回路の前記第１の抵抗および半導体スイッチの導電路を介して 前記負荷端子の他方の端子に結合されている負荷にＡＣ電力ラインを接続するＡ Ｃ電力スイッチ装置。