KR960014224B1

KR960014224B1 - 전화 가입자 선로 인터페이스 회로용 보호 장치

Info

Publication number: KR960014224B1
Application number: KR1019880005649A
Authority: KR
Inventors: 워너 로쉬 라인하드; 다니엘 로젠바움 스탠리
Original assignee: 노오던 텔레콤 리미티드; 존 이. 모울
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1988-05-14
Publication date: 1996-10-14
Also published as: ATE83882T1; EP0291169B1; CN1011652B; EP0291169A1; DE3876852T2; CA1260171A; JPS63304793A; CN1030169A; DE3876852D1; KR880014773A

Abstract

내용없음.

Description

전화 가입자 선로 인터페이스 회로용 보호 장치

제1도는 본 발명의 실시예에 따른 SLIC 및 보호장치의 일반적인 기능 블럭도.

제2도는 제1도의 장치를 더욱 상세하게 도시한 개략 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 전화 가입자 선로 12 : 전류 감지 회로

14 : 분리 릴레이 16 : 제어 회로

18 : 전압 감지 회로 22 : 공급 저항기

26 : 연산 증폭기 28 : 입력 저항기

29 : 궤환 저항기 30 : 출력선

34 : 릴레이 코일 38 : 접합점

46 : 다이오드 50 : 캐패시터

52 : 전압 비교기 54 : 전류원

56 : 전류싱크 58 : 슈밋트 트리거 회로

60 : NPN 버퍼 트랜지스터 62,64,66,68 및 70 : NPN 트랜지스터

본 발명은 전화 가입자 선로 인터페이스 회로(이하, SLIC라 칭함)용 보호 장치 및 방법에 관한 것이다.

예를 들어 전력선 교차 및 전력선으로부터 유도된 교류 전류로 인해, SLIC가 접속된 선로 상에서 발생할 수 있는 과전압 및 과전류에 민감한 전자 부품을 통상 포함하는 SLIC를 보호할 필요성은 널리 공지되어 있다.

예를 들어, 상당히 크지만 과전류가 아닌 전류가 선로 상에서 유도되는 여러 정상 동작 상태에 적응하고, 고장 상태가 제거될 때 자동적으로 리셋트되도록, 보호 장치가 모든 공통 고장 상태하에서 SLIC를 완전히 보호하게 하는 것도 바람직하다. 또한 보호 장치가 각 선로마다 필요하기 때문에, 저렴하고 소형인 보호 장치가 필요하다.

많은 형태의 보호 장치가 제안되어 왔다. 예를 들어, 소위 열코일 보호기를 사용하는 것이 오랫동안 공지되어 왔는데, 이 열코일 보호기는 저항성 열코일이 가입자 선로에 직렬로 접속되어 있고, 과전류가 가용성 링크를 용융시키도록 열을 발생시킴으로써, 선로에 접속된 SLIC를 보호한다. 이러한 보호기들은 가입자 선로에 직렬로 저항을 가하고, 고장 후에 자동으로 리셋트될 수 없어서 그 대신 수동으로 복귀되어야 하며, 고장에 대한 응답이 느려서, 가입자 선로와 직렬로 접속된 배터리 공급 저항기가 고장 발생시에 상당한 양의 전력을 소비한다는 단점을 갖는다.

이러한 몇가지 단점을 제거하기 위해서, 1984년 8월 21일자로 제이캅(Jakab)에게 허여된 Telephone Subscriber Line Feed Resister Arrangement란 명칭의 미합중국 특허 제4,467,310호에는 스위치형 PTC 서미스터가 직렬로 접속되어 있고, 열 접점에 밀접한 배터리 공급 저항기부를 형성하는 장치가 기술되어 있다. 이러한 장치는 효율적이지만, 가입자 선로내에 필요한 매우 밀접한 저항 접합을 제공하기 위해서, 밀접 정합된 서미스터를 사용해야 하기 때문에 비교적 가격이 비싸다.

예를 들어, 가용융 땜납 브릿지, 또는 트리거 가능한 사이리스터를 사용하는 다른 공지된 보호 장치는 상술한 바와 같은 단점 및 부수적인 부품을 필요로 하고, 부가비용을 포함하거나, 예를 들어 의사 및 과도 가입자 선로 전압 및 전류로 인해 바람직하지 못하게 트리거된다는 다른 단점을 갖는다.

이러한 단점들을 제거하기 위해서, 1985년 6월 18일자로 형(Hung)등이 Protection Arrangement for a Telephone Subscriber Line Interface Circuit란 명칭으로 출원한 캐나다 특허 출원 제484,398호에는 가입자 선으로부터 SLIC를 분리할 목적으로 이미 제공된 분리 릴레이의 접점이 배터리 공급 저항기와 SLIC의 나머지 부분 사이에 배치된 보호 장치가 기술되어 있는데, 분리 릴레이는 공급 저항기를 통화하는 과도 공통 모드 교류 발생시에 접점들을 개방시키도록 감지회로를 통해 제어되고, 그 다음에 감지 회로가 분리 릴레이의 연속 제어를 위해 가입자 선로 전압에 응답한다. 그러나, 이러한 장치는 과전류 및 과전압으로부터의 보호를 위한 임계치가 서로 또는 고장 특성(예를 들어, 고장 상태가 가입자 선로의 양쪽 선로 또는 단지 한 선로에 인가되는지의 여부)에 충분히 무관하지 못하고, 소정의 고장 상태에서 분리 릴레이의 채터링(chattering)의 위험이 있으며, 래치된 상태가 관례적인 목적을 위한 릴레이의 동작에 잇달아 발생될 위험이 있다는 소정의 단점을 갖고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 개량된 SLIC용 보호 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따르면, 전화 가입자 선로에 접속된 전화 가입자 선로 인터 페이스 회로용 보호 장치가 제공되는 데, 이 보호 장치는 스위칭 수단; 전압 감지 수단; 전류 감지 수단; 전압 감지 수단이 선로상의 전압에 응답하고, 스위칭 수단이 폐쇄될 때 전류 감지 수단이 선로상의 전류에 응답하도록 전압 감지 수단을 선로에 결합시키고, 스위칭 수단을 통해 전류 감지 수단을 선로에 결합시키기 위한 수단; 및 정상 동작시에 스위칭 수단을 폐쇄시키고, 전압 감지 수단에 의해 판정된 선로상의 과전압 및/또는 전류 감지 수단에 의해 판정된 선로상의 과전류에 응답하여 스위칭 수단을 개방시키기 위한 제어 수단으로 구성된다.

본 발명은 과전압 또는 과전류 중 어느 하나, 또는 이들 모두가 선로상에서 발생할 수도 있으므로 보호가 필요하다는 사실에 기초를 두고 있다. 이 보호 동작은 스위칭 수단을 개방시킴으로써 제공되지만, 이것은 전류를 차단시키게 된다. 차단의 결과, 특히 SLIC의 직류 공급 저항기에 의해 통상 제공되는 선로의 비교적 낮은 종단(terminating) 임피던스의 단락의 결과로서, 비교적 높은 임피던스가 선로의 SLIC 단부에 제공되므로, 고장으로 인한 선로상의 전압이 전류 차단전에 과도 상태가 아니었더라도 과 전압으로 되기에 충분하게 상승될 수 있다. 선로상의 전압은 스위칭 수단의 개방 후에 계속 감지되는 데, 그후에 채터링이 방지되도록 과 전압은 스위칭 수단 개방 상태를 유지하게 된다.

양호하게, 전압 및 전류 감지 수단은 각각 선로상의 전압 및 전류에 따라 변하는 전압을 발생시키기 위한 수단을 포함하고, 제어 수단은 전압에 응답하는 적분 수단 및 스위칭 수단을 개방시키기 위해 선정된 임계치를 초과하는 적분 수단의 출력에 응답하는 비교 수단을 포함한다. 편리하게, 적분 수단은 캐패시터를 포함하고, 비교 수단은 캐패시터가 충전되는 전압에 응답하는 트리거 회로를 포함하며, 제어 수단은 전류 감지 수단에 의해 발생된 전압이 기준 전압을 초과할 때 캐패시터를 충전시키기 위한 수단을 포함한다.

유리하게도, 스위칭 수단은 통상 전화 가입자 선로에 이미 제공된 분리 릴레이의 접점을 포함하고, 제어수단은 스위칭 수단을 개방시켜 캐패시터를 방전시키기 위해 분리 제어 신호에 응답한다. 캐패시터의 방전 작용은 분리 제어 신호가 제거될 때 발생하는 자기 유지(locked-up) 상태를 방지하는데, 이 경우에 개방 릴레이 접점으로 인해 과전압이 양호하게 종단되지 않는 동안 과전압이 선로상에 존재한다. 이러한 과전압은 예를 들어, 전력선으로부터의 유도 작용으로 인해 발생하고, 릴레이 접점이 폐쇄되고 선로가 양호하게 종단될 때 작지만 과도 전류가 아닌 선로 전류를 발생시킨 경우에 허용될 수 있다.

유사하게, 제어수단은 선로상의 높은 링잉(ringing) 전압이 스위칭 수단으 개방시키기 못하도록 캐패시터를 방전시키기 위해 링잉 제어 신호에 양호하게 응답한다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 전압 감지 수단은 선로상의 전압의 한 극성에만 응답하고, 전류 감지 수단은 스위칭 수단이 폐쇄될 때 선로상의 전류의 한 극성에만 응답하는데, 이 전류의 한 극성은 전압의 한 극성과 반대 극성인 선로상의 전압에 대응한다. 이것은 전압 및 전류 감지 수단의 설계를 간단하고 저렴하게 하고, 선로상의 주고장이 과전압과 과전류를 발생시키는 경우에 스위칭 수단을 신속하게(교류파형의 1/2 사이클내에)개방시킨다.

또한, 본 발명은 SLIC가 접속되는 전화 가입자 선로상의 과전압 및/또는 과전류로부터 전화 가입자 선로 인터페이스 회로(SLIC)를 보호하는 방법도 제공하는데, 이 방법은 SLIC와 선로 사이에 있고, SLIC를 선로에 접속시키기 위해 정상 동작시에 폐쇄되는 스위칭 수단을 제공하는 단계; 스위칭 수단의 SLIC 측상에서 선로상의 전류를 감지하는 단계; 스위칭 수단의 선로 측상에서 선로상의 전압을 감지하는 단계; 및 감지된 과전류 및/또는 과전압에 응답하여 스위칭 수단을 개방시키는 단계를 포함한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하겠다.

제1도는 참조하면, SLIC 및 보호 장치는 팁(tip) 및 링선(T 및 R)을 각각 포함하는 2-선 전화가입자 선로(10)에 결합된 것으로 도시되어 있다. 전류 감지 회로(12)는 분리 릴레이(14)의 접점을 통해 팁 및 링선과 직렬로 결합되는 SLIC의 밀접하게 정합된 2개의 배터리 공급 저항기에 접속된다. 종래에는 분리 릴레이는 전환(cut-over) 목적용으로 제공되고, 예를 들어 검사 목적을 위해 선로(10)으로부터 SLIC를 분리시키기 위해 제공되는데, 각각의 경우에, 선로(10)이 SLIC를 통해 접속되는 전화 스위치의 소프트웨어에 의해 제어된다.

또한 본 발명에 따르면, 릴레이(14)는 또한 릴레이 접점의 SLIC 측상에서 전류 감지 회로(12)에 의해 감지된 선로 전류, 및 릴레이 접점의 선로 측상에서 전압 감지 회로(18)에 의해 감지된 선로 전압에 따라서 제어 회로(16)에 의해 제어된다. 공지된 형태로 될 수 있고 본 발명과는 관련이 없는 SLIC의 나머지 부분은 제1도에 블럭(20)으로 도시되어 있다.

선로(10) 및 구성부(12 내지 18)이 제1도와 동일한 참조번호로 표시되어 Dlt는 제2도를 참조하여, 보호 장치와 이의 동작에 대해서 더욱 상세하게 설명하겠다.

제2도의 전류 감지 회로(12)는 밀접 정합 공급 저항기(22)에 결합된 저항기(24)에 의해 형성된 교차-접속 분압기(potential divider) 및 전류 합산 직류 증폭기를 포함하여, 이 전류 합산 직류 증폭기는 연산 증폭기(26), 입력 저항기(28) 및 공급 저항기(22)를 포함함과 아울러 상기 공급 저항기(22)를 통과하는 전류를 나타내는 전압이 발생되는 출력선(30)을 갖고 있다. 직류 저항기(24)들의 배열은 예를 들어, 1985년 4월 30일로 으로젠바움(Rosenbaum) 등에게 허여된 Active Impedance Line Feed CirCuit란 명칭의 미합중국 특허 제4,514,595호에 공지되어 있다.

공급 저항기(22)는 릴레이 코일(34)도 포함하는 분리 릴레이(14)의 접점(32)를 통해 선로(10)의 팁 및 링선(T 및 R)에 결합된다.

전압 감지 회로(18)는 팁 및 링선(T 및 R)의 각각의 선과 접합점(38) 사이에 각각 접속되고 통상 전화 가입자 선로(10)에 인가되는 직류에 의해 통상 역 바이어스되는 극성으로 배치된 2개의 다이오드(36), 접합점(38)과 접지 사이에 접속된 저항기(40 및 42)를 포함하는 분압기, 및 이 분압기의 탭핑점(tapping point)과 전압 감지 회로의 출력선(48) 사이에 직렬로 접속된 선택적 저항기(44)와 다이오드(46)로 이루어진다.

제어 회로(16)는 캐패시터(50), 전압 비교기(52), 제어된 전류원(54), 전류 싱크(56), 슈밋트 트리거 회로(58), NPN 버퍼 트랜지스터(60), 및 베이스에 직렬로 접속된 전류-제한 저항기(간략하게 도시하기 위해 참조 번호를 붙이지 않음)를 각각 포함하는 NPN 트랜지스터(62,64,66,68 및 70)로 구성된다. 또한 제어 회로(16)는 각각의 제어 신호(CI 및 RI)용 입력 단자(72 및 74)를 포함하는데, 후술될 것이다. 제2도에 도시된 파선 A-B 우측의 부품들은 1개 이상의 집적 회로 소자로 SLIC의 다른 부품(제2도에서는 도시하지 않음)을 구비할 수 있다.

캐패시터(50)는 선로(48)과 접지 사이에 접속되므로, 가입자 선로(1)의 어느 한선 또는 양쪽선 상의 교류 전위의 정(+) 1/2사이클 동안 [또는 정(+) 직류 전위의 존재시에] (필요시 증가된 충전 시정수를 제공하는) 선택적 저항기(44) 및 전압 감지 회로(18)의 분압기로부터의 다이오드(46)를 통해 충전될 수 있다. 비교기(52)는 전류 감지 회로(12)의 출력선(30)에 접속된 반전 입력, 기준 전압(VRFF)에 접속된 비-반전 입력 및, 전류원(54)를 제어하는 출력을 갖고 있다. 공급 저항기(22)들 중 어느 한 저항기 또는 양쪽 저항기를 통과하는 교류의 부(-) 1/2사이클 동안, 기준 전압(VRFF)에 의해 설정된 과전류 임계치가 전류 감지 회로의 출력선(30)상의 전압에 의해 초과되기에 충분할 정도로 피크전류가 높으면, 비교기(52)는 선로(48)에 정전류 IC를 제공하여 캐패시터(50)를 충전시키도록 전류원(54)를 턴온시킨다.

전류 싱크(56)는 선로(48)과 접지 사이에 접속되고, 정전류 IC를 통과하여 캐패시터(50)에 저속 방전 경로를 제공한다. 또한, 선로(48)은 슈미트 트리거 회로(58)의 입력에 접속되며, 이 슈미트 트리거 회로는 캐패시터(50)이 선정된 트리거 전압으로 충전된 경우에 트리거됨으로써, 접점(32)를 개방시키기 위해 바파 트랜지스터(60) 및 분리 릴레이 구동기로서 동작하는 트랜지스터(62)를 통해 분리 릴레이 코일(34)를 활성화시킨다. 캐패시터(50)이 더 낮은 임계 전압으로 방전되었을 때, 구성 소자(58,60 및 62)를 통해 분리 릴레이 코일(34)는 비-활성화되어, 접점(32)들이 폐쇄된다.

분리 릴레이의 소프트웨어 제어의 경우, 제어 신호(CI)는 단자(72)에 인가될 수 있으므로, 트랜지스터(64 및 66)이 이 단자에 결합되어 도통 상태로 되게 한다. 이 트랜지스터(66)은 상술한 바와 같이 분리 릴레이 코일(34)를 활성화시키기 위해 분리 릴레이 구동기 트랜지스터(62)를 턴온시키고, 트랜지스터(64)는 캐패시터(50)를 방전시킨다. 캐패시터(50)의 방전은 제어 신호(CI)가 존재하는 동안, 즉 SLIC를 통하는 적합한 선로 종단의 부재시에 선로(10) 상에서 발생할 수 있는 고유도 전압의 존재시에 보호 장치의 동작을 억제한다. 이 억제 작용은 제어 신호(CI)가 종단될 때 릴레이 코일(34)가 활성화 상태를 유지하게 되는 래치 상태를 방지한다.

유사한 방식으로, 트랜지스터(68)은 선로(10)에 링잉 전압을 인가시키도록 링잉 릴레이 구동기(도시하지 않음)를 활성화시키기 위해 단자(74)에 인가되는 제어 신호(RI)에 의해, 캐패시터(50)을 방전시키기 위해 턴온된다. 그렇지 않으면, 링잉 전압은 스스로 캐패시터(50)이 이 슈밋트 트리거 회로(58)을 충분히 트리거시키도록 위해 턴온되므로, 링잉 릴레이는 선로(10) 상의 과전압 존재시에 활성화될 수 없으므로, 링잉 장치는 선로(10) 상의 과전압에 의해 손상되지 않게 된다.

상술한 설명으로부터, 선로(10) 상의 과전압 및/또는 과전류가 과전압 또는 과전류로부터 SLIC를 보호하기 위해 캐패시터(50)을 충전시키고, 회로(58)을 트리거시킨 후, 접점(32)를 개방시킴을 알 수 있다. 예를 들어, 선로상의 교류 과전류 존재시에, 부(-) 1/2 사이클 동안 전류원(54)는 턴온되고, 캐패시터(50)은 충전되며, 회로(58)은 접점(32)를 개방시키도록 트리거되므로 전류를 차단하게 된다. 접점(32)를 개방하면 SLIC에 의한 선로의 비료적 낮은 임피던스 종단이 제거되므로 (전압 감지 회로 분압기는 고임피던스를 갖는다), 선로 전압(VRFF) 및 슈밋트 트리거 회로(58)에 의해 제공된 임계 레벨, 전압 감지 회로내의 분압기의 분압비, 및 부품(46,54 및 56)을 통하는 캐패시터(50)의 충 · 방전률은 요구된 동작 특성을 제공하기 위해 모두 독립적으로 판정될 수 있다. 특히 캐패시터(50)은 과전류 또는 과전압의 주파수에서의 분리 릴레이의 채터링을 방지하기 위해서 약 3ms의 시정수로 충전되고 dir 200ms의 시정수로 방전될 수 있다.

선로(10) 상에 과전류가 없고 교류 과전압이 있을 때, 캐패시터(50)은 정(+)

1/2 사이클 동안 다이오드(46)을 통해 충전되므로, 분리 릴레이 접점(32)는 개방되므로, 보호 동작이 신속하게 달성된다.

지금까지 본 발명의 특정한 실시예에 대해서 상술하였지만, 여러 가지 변화가 행해질 수 있다. 예를 들어, 상이한 형태의 전류 및 전압 감지 회로 및 트리거 회로가 사용될 수 있고, 캐패시터(50)이 상이한 형태의 적분기 또는 시간 지연 회로로 대체될 수 있다. 또한 클램핑 트랜지스터(64 및 68)은 정전류 싱크로 대체될 수 있고, 필요시에 릴레이 접점에서의 아크(arc) 발생의 가능성을 제거하기 위해서, 앞에서 참조한 형(Hung) 등의 특허 출원서내에 기술된 방식으로 제로 크로싱 예측기(aero crossing predictor)가 제공될 수 있다. 또한, 이미 제공된 분리 릴레이를 사용하는 것이 양호하지만, 필요시에 별도 릴레이가 상술한 바와 같은 보호 목적용으로 대신 제공될 수도 있다.

기술한 실시예는 첨부한 특허 청구의 범위내에서 정해진 것과 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 여러 가지 형태로 변형, 변경 및 개작될 수 있다.

Claims

전화 가입자 선로에 접속된 전화 가입자 선로 인터 페이스 회로용 보호 장치에 있어서, 스위칭 수단(32), 전압 감지 수단(18), 전류 감지 수단(12), 상기 전압 감지 수단이 선로상의 전압에 응답하고, 상기 스위칭 폐쇄될 때 상기 전류 감지 수단이 선로상의 전류에 응답하도록 상기 전압 감지 수단을 상기 선로에 결합시키고, 상기 스위칭 수단를 통해 상기 전류 감지 수단을 상기 선로에 결합시키기 위한 수단(34), 및 정상 동작시에 상기 스위칭 수단을 폐쇄시키고, 상기 전압 감지 수단에 의해 판정된 선로상의 과전압 및 상기 전류 감지 수단에 의해 판정된 선로상의 과전류에 응답하여 상기 스위칭 수단을 개방시키기 위한 제어 수단(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 전압 및 전류 감지 수단이 각각 선로상의 전압 및 전류에 따라 전압을 발생시키기 위한 수단을 포함하고, 상기 제어 수단이 상기 전압에 응답하는 적분 수단 및 상기 스위칭 수단을 개방시키기 위해 선정된 임계치를 초과하는 상기 적분 수단의 출력에 응답하는 비교 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서, 상기 적분 수단이 캐패시터를 포함하고, 상기 비교 수단이 캐패시터가 충전되는 전압에 응답하는 트리거 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 제어 수단이 상기 전류 감지 수단에 의해 발생된 전압이 기준 전압을 초과할 때 상기 캐패시터를 충전시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 제어 수단이 상기 캐패시터를 방전시키기 위한 링잉 제어 신호(ringing control signal)에 응답하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 수단이 전화 가입자 선로용 분리 릴레이 접점을 포함하고, 상기 제어 수단이 상기 스위칭 수단을 개방시켜 상기 캐패시터를 방전시키기 위한 분리 제어 신호에 응답하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전압 감지 수단은 선로상의 전압의 한 극성에만 응답하고, 상기 전류 감지 수단은 상기 스위칭 수단이 폐쇄될 때 선로상의 전류의 한 극성에만 응답하는데, 상기 전류의 한 극성은 상기 전압의 한 극성과 반대 극성인 선로상의 전압에 대응하는 것을 특징으로 하는 장치.