JPH0799842B2 - 電流供給回路の地絡保護回路 - Google Patents

電流供給回路の地絡保護回路

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JPH0799842B2
JPH0799842B2 JP62277518A JP27751887A JPH0799842B2 JP H0799842 B2 JPH0799842 B2 JP H0799842B2 JP 62277518 A JP62277518 A JP 62277518A JP 27751887 A JP27751887 A JP 27751887A JP H0799842 B2 JPH0799842 B2 JP H0799842B2
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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50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、加入者線50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。
電源4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IL1は、 IL1=E/(RT+RL+Rr) となる。直流電流IL1の最大値は、RT=RL=0のとき
で、IL1 max=E/Rrとなる。このため、コイル3にかか
る電力Polは、 Pol=(IL1 max)・(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1
の抵抗が無くなり、また加入者線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Ie
t1は、 Iet1=2E/(RL+Rr) となる。直流電流Iet1は線路抵抗RL=0で最大となり、
その値はIet1 max=2E/Rrである。これは直流電流IL1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、値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の断線または変形を防
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・12およびツェナーダイオード
13により形成されている。電源4の陰極は、抵抗12を介
トランジスタ10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
10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10
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10の飽和電圧をVce、トランジスタ10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IL2は、 IL2=(E−Vce)/(RT+RL+Rr+Re) となる。ここで、E≫Vce、Rr≫Reのため、IL2はIL1と
ほぼ同じ値になる。地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Iet2
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 max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10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、その線
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10の
コレクタに接続され、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10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10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10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Is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
気から電源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21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10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に流れる電流は電流供給回路の出力電
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20および21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・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・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Iref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・エミッタ間にはコンデ
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のアノードに接続
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10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10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50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−抵抗11−
トランジスタ10(ベース・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−端子32−加入者線50
−電話機1−加入者線50−端子30−コイル3−トランジ
スタ10(コレクタ・エミッタ)−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IL
2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10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50−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Ietは、たとえ
ば、 Iet=(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Iet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Iref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−ツェナーダイオード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。これによりトランジスタ10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・エ
ミッタ間電圧をVbe2とすると、 R21・(Vce+Re・Iref)/(R20+R21)=Vbe2 と表わすことができ、これは障害検出電流値Irefで整理
すると、 Iref=[Vbe2・(R20+R21)/R21−Vce]/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・エミッタ間電
圧をVbe1とすると、 (VF+Vce2)=(Vbe1+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、 Is=(VF+Vce2−Vbel)/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Is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Iref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、Pc=(Is)・Rr/2
で表わすことができる。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。同様に地絡障害検出後にトランジスタ10
にかかる電力Ptは、 Pt=[E−(Rr/2+RE)・Is]・Is と表わすことができ、電力Ptも電流IL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24の動作によ
りトランジスタ10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Is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Irefおよび出
力電流Is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Iref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10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流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地絡保護回路の回路図で
ある。 主要部分の符号の説明 3……コイル 4……直流電源 10,23……トランジスタ 11,12,20,21……抵抗 22……コンデンサ 24……ツェナーダイオード

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】デジタル回路またはアナログ回路に、その
    線路にコイルを介して電源手段からの直流電流を供給す
    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、 前記電源手段からの直流電圧を受け、コイルに供給する
    電流を制御する定電圧型の電流制御手段と、 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、 地絡障害時にコイルから線路への増加した出力電流を検
    出し、該出力電流に基づいて前記駆動手段を駆動する障
    害検出手段とを有し、 障害が発生した際に、前記障害検出手段にてコイルから
    線路への増加した出力電流を検出して前記駆動手段を動
    作させ、該駆動手段により前記定電圧制御手段を駆動
    し、さらに該定電圧制御手段により前記電流制御手段を
    定電圧に固定することにより、回路を定電圧源回路とし
    て動作させ、該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. 【請求項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、増加した出力電流が第1の抵抗
    と第2の抵抗に供給されて該第1の抵抗と第2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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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。
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