JPS61244223A

JPS61244223A - サ−ジ防護回路

Info

Publication number: JPS61244223A
Application number: JP8132385A
Authority: JP
Inventors: 秀隆佐藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1985-04-18
Filing date: 1985-04-18
Publication date: 1986-10-30

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】〔発明の利用分野〕本発明は雷などのサージに対して通信装置や電子機器等
を保護するためのサージ防護回路に関するものである。

（従来技術）従来めサージ防護回路としては、例えば第３図に示すよ
うなものがある。

第３図において、通信装置３（例えば加入者電話）は、
Ａ線１とＢ線２の２本の通信線を用いて通信を行なって
いる。

そして、通信装置３を雷サージから防護するために、Ａ
線１と接地間およびＢ線２と接地間にはそれぞれ放電型
の避雷管４および５が接続されている。

しかし、第３図の装置においては、雷サージが加わった
場合に、２本の通信線と接地間にそれぞれ接続されてい
る避雷管４．５が同時に動作（放電）しないと、Ａ線１
とＢ線２との間で線間電圧が生じ、それによって通信装
置３を破壊してしまうおそれがある。

例えば、１００ＯＶの雷サージが印加され、避雷管４が
避雷管５より先に放電したとすると、Ａ線１の電位はア
ーク電位２０〜３０Ｖになるが、Ｂ線と接地間の電位は
雷サージ電圧１０００Ｖであるため、Ａ線とＢ線との間
の線間電圧は９７０〜９８０ｖとなり、それによって通
信装置３を破壊してしまう。

上記の問題を解決するため、一つの避雷管の中に３つの
電極を設け、Ａ線と接地間またはＢ線と接地間のどちら
か一方が放電する際に放出する放電光またはイオン等を
トリガにして、もう一方もほぼ同時に放電させることが
出来るようにした二極避雷管（例えば特許第１４１９１
１３号又は特許願昭和５６年５９１７号に記載）が提案
されている。

しかし、避雷管は第５図に示すようなサージ放電開始電
圧−放電開始時間特性を有しているため、入力サージの
立上がり峻度によってサージ放電開始電圧が３００〜８
００ｖ、放電開始時間が０．３ＩＪｓ〜３０μｓと大幅
にばらつくという欠点がある。

例えば、立上がり峻度が１００ＯＶ／ｕｓの雷サージの
場合、第３図のＭｌに示すように、サージ放電開始電圧
は７００ｖであり、放電開始時間は０．６５ｔｌｓであ
る。

また、立上がり峻度が１００Ｖ／μｓの雷サージの場合
、第３図のＭ２に示すように、放電開始時間は４５０ｖ
となり、放電開始時間は４．５ＩＩｓとなる。

さらに、避雷管は立上がり峻度が一定でもサージ放電開
始電圧が±２０％程度ばらつくという問題もある。

また、このサージ放電開始電圧は、通信装置の耐圧（例
えば１９５Ｖ）に比べてはるかに高いため。

避雷管のみで十分な保護を行なうことが出来ず。

第４図に示すごとき多段防護回路を用いる必要があった
。

第４図において、６は三極避雷管、７及び８は酸化亜鉛
バリスタ、９及び１ｏは抵抗、　１１及び１２はヒユー
ズである。

第４図の回路において、通信線１．２に雷サージが印加
されると、二極避雷管６は前記第３図に示すように、動
作速度が遅いためにすぐには放電しない。

従って、雷サージは抵抗器９．１０、ヒユーズ１１゜１
２及び酸化亜鉛バリスタ７．８を流れる。

通信装置３は酸化亜鉛バリスタ７．８のバリスタ電圧に
よって雷サージから保護される。

時間の経過とともに雷サージ電圧は上昇するため、抵抗
９．１０、ヒユーズ１１．１２、酸化亜鉛バリスタ７．
８を流れる雷サージ電流は増加する。

酸化亜鉛バリスタ７．８のバリスタ電圧と抵抗９、ｌＯ
による電圧降下との和が二極避雷管６の端子電圧となり
、サージ電圧の上昇によって二極避雷管６の端子電圧が
上昇するので、前記第３図に示す特性に従い、二極避雷
管６は放電する。

二極避雷管６が放電すると通信線１，２の電圧は、二極
避雷管６のアーク電圧２０〜５０Ｖとなり。

通信装置３は雷サージから防護される。

また、商用線との混触時に過大電流が連続して抵抗器９
．１ｏ、ヒユーズ１１．１２、酸化亜鉛バリスタ７．８
を流れると、ヒユーズ１１．１２が溶断して回路を遮断
し、通信装置３を商用電源から防護する機能を有してい
る。

上記のように、第４図の多段防護回路は、過電圧抑圧機
能と過電流遮断機能とを有している。

しかし、第４図から判るように、多段防護回路は、部品
点数が避雷管１個、抵抗器２個、ヒユーズ２個、酸化亜
鉛バリスタ２個の合計７個とがなり多くなり、形状も大
きくなるという開運があった。

さらに１通信線に直列に挿入されている抵抗９、ｌＯの
抵抗値（例えば１５Ω）によって信号が減衰し。

伝送損失が増加するという欠点もある。

また、避雷管は放電によるスパッタやアーク熱で電極面
が劣化するという問題もあった。

次に、海底中継器のサージ防護回路としては。

例えば第６図に示すような多段防護回路が用いられる。

第６図において、　１３．１４は通信線（入力）、１５
．１６は通信線（出力）、１７は三極避雷管（例えば特
許第７９３６４４号に記載）、破線で囲んだ部分１８は
海底中継器、１９．２０はバリスタ、　２１〜２４は抵
抗である。

三極避雷管１７は前記の二極避雷管と同様に、通信線１
３．１４間及び１５．１６間の線間電圧を排除するほか
、同時に放電することで入出力の通信線１３．１４と通
信線１５．１６との間の電圧差も解消することが出来る
。

従って、第６図の回路においては、海底中継器１８の入
出力間の耐圧を小さくすることが出来る。

しかし、多段防護回路であるため部品点数が多く、かつ
五極避雷管１７を用いているので、前記と同様に動作に
よって劣化するという問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように従来のサージ防護回路においては、放電型
の避雷管を用いているため、■動作速度が遅い、■動作
電圧が高く、かつ、ばらつく、■動作によって劣化する
、等の問題があり、また、避雷管のみでは十分な防護を
行なうことが出来ないので、多段防護回路とする必要が
あり、部品点数が多く、形状が大きくなる等の問題があ
った。

本発明は上記のごとき従来技術の問題を解決するために
なされたものであり、少ない構成部品で優れた防護性能
を有し、かつ劣化の少ないサージ防護回路を提供するこ
とを目的とするものである。

〔問題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明においては、サージ
防護素子として、双方向三端子サイリスタ（いわゆるト
ライアック）を用い、ｎ個の双方向三端子サイリスタの
各アノード端子をｎ本の通信線のそれぞれに１個づつ接
続し、また各カソード端子は相互に接続して接地し、か
つ各ゲート端子は相互に接続した構成とすることにより
、半導体部品のみでサージ防護を有効に行なうように構
成している。

また、本発明の他の構成においては、上記の構成に加え
て、カソード端子とゲート端子間に抵抗を接続すること
により、双方白玉端子サイリスタの保持電流が通信装置
の給電電流より小さい場合であっても、双方向三端子サ
イリスタが連続して導通することのないように構成して
いる。

なお、本発明においては、上記のように構成することに
より、一つの双方白玉端子サイリスタが動作したときに
おけるカソード・ゲート間電圧を他の双方向三端子サイ
リスタのゲート電圧として与えることによって、各双方
向三端子サイリスタを同時に動作させるようにしたもの
である。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例図である。

第１図において、２５及び２６は双方向三端子サイリス
タ、２７は抵抗、３３及び３４はヒユーズであり、その
他前記第３図と同符号は同一物を示す。

第１図において、双方向三端子サイリスタ２５．２６の
ブレイクオーバ電圧は、例えば１５０ｖである。

各双方向三端子サイリスタ２５．２６のアノードは、そ
れぞれＡ線１及びＢ線２に接続され、また、各カソード
端子は相互に接続されて接地され、さらに各ゲート端子
も相互に接続されている。

上記の構成において、雷サージが加わり、例えば双方向
三端子サイリスタ２５が先にブレイクオーバして動作し
たとすると、Ａ線１の電圧は双方向三端子サイリスタ２
５の動作電圧約１ｖとなり、通信装置３は過電圧から保
護される。

また、動作時における双方向三端子サイリスタ２５のカ
ソード、ゲート間の電圧は、ｐｎ接合で生じる電圧降下
となり、この電圧が動作していない（入力サージがブレ
イクオーバ電圧に達していない）方の双方向三端子サイ
リスタ２６のゲート電圧となるため、２つの双方向三端
子サイリスタ２５．２６のゲート電圧は等しくなり、両
者は同時に動作する。

従って、Ａ線１とＢ線２との間の線間電圧もなくすこと
が出来る。

また、商用電源との混触時に過大電流が連続して流れる
と、双方向三端子サイリスタ２５が短絡故障となるため
、通信装置３には電圧がほとんどかからず、通信装置３
は保護される。万一、開放で故障した場合には、通信製
Ｗ３へ電流が流れても、ヒユーズ３３．３４が溶断して
回路を遮断するので、通信装置３を商用電源から保護す
る機能も有している。

次に抵抗２７について説明する。

双方向三端子サイリスタ２５．２６の保持電流値が通信
装置３の給電電流より小さい場合には、双方向三端子サ
イリスタ２５．２６が雷サージで一旦導通すると、サー
ジが解消した後も、導通状態を継続し、電流が連続して
流れてしまうことになる。

上記の問題を解決するためには、ゲートとカソード間に
抵抗２７を接続し、保持電流値を大きくしてやればよい
。

本発明の回路においては、各双方向三端子サイリスタの
ゲート端子同志及びカソード端子同志がそれぞれ接続さ
れているため、ゲート、カソード間に接続する抵抗は１
個でよい。

従って、構成部品が少なくなるとともに、各双方向三端
子サイリスタの保持電流値を定める抵抗が共通の１個で
あるため、各双方向三端子サイリスタの保持電流値を一
定に揃えることが出来るという利点もある。

なお、上記の説明からも判るように、通信装置３の給電
電流が保持電流値よりも小さい場合には、双方向三端子
サイリスタが連続して導通するおそれはないため、抵抗
２７は不要となる。

次に、第２図は本発明の他の実施例図であり、海底中継
器のサージ防護回路に本発明を適用した場合を示す。

第２図において、２８〜３１は双方向三端子サイリスタ
、３２は抵抗であり、その他前記第６図と同符号は同一
物を示す。

第２図の回路においても、各双方向三端子サイリスタ２
８〜３１のアノードは、各通信線１３〜１６のそれぞれ
に１個づつ接続されており、また、カソードは相互に接
続されて接地され、ゲートは相互に接続されている。

また、抵抗３２は前記第１図の抵抗２７と同様に、保持
電流値を設定するための抵抗である。

第２図の回路においても、雷サージが加わって、いずれ
か１つの双方向三端子サイリスタがブレイクオーバして
導通すれば、その双方向三端子サイリスタのゲート、カ
ソード間に生じる電圧が他の双方向三端子サイリスタの
ゲート信号となってすべての双方向三端子サイリスタが
導通するため、各通信線間の線間電圧はもちろん、海底
中継器１８の入力と出力との間の電圧差も解消され、海
底中継器１８は絶縁破壊から完全に保護される。

上記のように、第１図及び第２図の回路においては、サ
ージ防護素子として双方向三端子サイリスタを用いてい
るが、双方向三端子サイリスタは動作速度が早く、しか
もサージ耐量も大きい（例えば特許願昭和５９年２７２
５５５号に記載）という特徴を有するため、従来の多段
防護回路の代りに、双方向三端子サイリスタだけで十分
な保護機能を持たせることが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく本発明によれば、少ない回路素子で
十分な防護機能を有するサージ防護回路を構成すること
が出来、また、通信線に直列に抵抗を挿入する必要が無
いので、伝送損失が増加するおそれも無い。

また、構成素子が同一の半導体プロセスによって得られ
るため、ワンチップ上にサージ防護回路を集積化するこ
とも可能であり、小形で安価に形成することが出来る。

また、ブレイクオーバ電圧を半導体プロセスで一定の値
に設定することも出来、動作速度が早く、しかも線間電
圧が小さくなる等の特徴を有するため、特に過電圧に弱
い半導体部品で構成された通信装置用のサージ防護回路
として大きな効果を発揮することが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２′図はそれぞれ本発明の実施例図、第３
図及び第４図は従来装置の一例図、第５図は放電型避雷
管のサージ放電開始電圧と放電開始時間との関係図、第
６図は従来装置の他の一例図である。符号の説明１．２・・・通信線　　　　３・・・通信装置１３〜１
６・・・通信線　　　　１８・・・海底中継器２５．２
６・・・双方向三端子サイリスタ　　２７・・・抵抗２
８〜３１・・・双方向三端子サイリスタ３２・・・抵抗
　　　　　　　３３．３４・・・ヒユーズ特許出願人　
　日本電信電話株式会社代理人弁理士　　中　村　純　之　助い　　　　　　　Ｘ区　　　　　　　　：ご手続補正書（１釦昭和６０年１ｏ月２５日特許庁長官　宇　賀　道　部　殿１、事件の表示　　　昭和６０年特許願第８１３２３号
２、発明の名称　　　サージ防護回路３、補正をする者

Claims

【特許請求の範囲】１、複数ｎ本の通信線を使用して通信する通信装置や電
子機器等のサージ防護回路において、ｎ個の双方向三端
子サイリスタの各アノード端子を上記ｎ本の通信線のそ
れぞれに１個ずつ接続し、また各カソード端子は相互に
接続して接地し、かつ各ゲート端子は相互に接続してあ
ることを特徴とするサージ防護回路。２、複数ｎ本の通信線を使用して通信する通信装置や電
子機器等のサージ防護回路において、ｎ個の双方向三端
子サイリスタの各アノード端子を上記ｎ本の通信線のそ
れぞれに１個ずつ接続し、また各カソード端子は相互に
接続して接地し、かつ各ゲート端子は相互に接続し、更
に上記カソード端子と上記ゲート端子間に抵抗を接続し
たことを特徴とするサージ防護回路。