PL130778B1

PL130778B1 - Network for protecting against overvoltages the input circuits of digital signal regenerator

Info

Publication number: PL130778B1
Application number: PL22856280A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Nowak; Jerzy Milek; Marek Krzyzaniak; Pawel Gumienny; Jerzy Sadowski; Bogdan Czajka; Witold Wienskowski; Krzysztof Nowak
Original assignee: Inst Lacznosci
Priority date: 1980-12-18
Filing date: 1980-12-18
Publication date: 1984-09-29
Also published as: PL228562A1

Description

Przedmiotem wynalazku Jest uklad do zabezpieczenia przed przepieciami obwodów wejscio¬ wych regeneratora sygnalu cyfrowego. Uklad sluzy do zabezpieczania zwlaszcza przed impul¬ sami podwyzszonego napiecia, pojawiajecymi sie w podziemnych, telekomunikacyjnych liniach kablowych o torach symetrycznych podczas wyladowan atmosferycznych oraz w czesie zwarc doziemnych w sasiednich liniach elektroenergetycznych.The subject of the invention is a system for protection against overvoltage of input circuits of a digital signal regenerator. The system is used to protect, in particular, against high voltage pulses, appearing in underground telecommunications cable lines with symmetrical paths during lightning discharges and, in particular, earth faults in adjacent power lines.

Wyladowania atmosferyczne w elektroenergetycznych liniach przesylowych wywoluje prze¬ plyw znacznych predów w powlokach kabli telekomunikacyjnych, ulozonych w poblizu porazo¬ nych linii elektroenergetycznych. Przeplyw predu w powloce kabla wywoluje szkodliwe prze¬ piecia w torach telekomunikacyjnych, utworzonych z zyl tego kabla. Przepiecie te moge spowodowac uszkodzenia obwodów stacyjnych i obwodów zdalnego zasilania teletransmisyjnych stacji przelotowych. Szczególnej troski wymagaje regeneratory sygnalu cyfrowego, instalo¬ wane w teletransmisyjnych traktach systemu PCM, ze wzgledu na male - rzedu kilkunastu wol¬ tów - wytrzymalosc na przebicie elementów pólprzewodnikowych stosowanych w tych rsgsnera- torach.Atmospheric discharges in power transmission lines cause the flow of significant predominance in the sheaths of telecommunication cables located in the vicinity of the shocked power lines. The flow of current in the sheath of the cable causes harmful voltage transitions in the communication lines made up of the strands of the cable. These overvoltages can damage the substation circuits and remote power supply circuits of the transmission transfer stations. Digital signal regenerators installed in the PCM system teletransmission lines require special care, due to the small - in the order of a dozen or so volts - the puncture resistance of the semiconductor elements used in these generators.

Znany uklad do zabezpieczenia przed przepieciami obwodów stacji regneratprowej zawie¬ ra wleczony miedzy liniowe zaciski wejsciowe regeneratora 1 uzwojenie pierwotne transfor¬ matora liniowego symetryczny zespól ochronny skladajecy sie z odgromnika gazowanego, wle¬ czonego równolegle do zacisków liniowych, zespolu diod Zenera, poleczonych przeciweobnie i wleczonych równolegle do uzwojenia pierwotnego transformatora liniowego, oraz z rezy¬ storów, ograniczajecych wartosc predu wplywajecego do diod Zenera i do transformatora liniowego.2 130 778 Znany Jest takze z polskiego opisu patentowego nr 65 660 uklad zabezpieczenia tele¬ transmisyjnych tranzystorowych stacji przelotowych i ich obwodów zasilajecych przed prze pieciami impulsowymi. Ten znany uklad ma trzy zespoly ochrony: pierwszy zespól po stro¬ nie liniowej transformatora liniowego, wyposazony w dwie cewki indukcyjne, nawiniete na wspólnym rdzeniu i przeciwsobnie wleczone w przewody toru, Jak tez w odgromnik gazowa¬ ny, którego trzecie elektrode uziemiono poprzez zespól diodowy; drugi zespól po stronie stacyjnej transformatora liniowego, wyposazony w dwie równolegle galezie zlozone z diod Zenera i diod ostrzowych; trzeci zespól, który stanowie dwie galezie zlozone z poleczo¬ nych przeciwsobnie diod Zenera, jednym koncem uziemione i majece drugie konce poleczone przez kondensator, W pierwszym znanym ukladzie pod wplywem przepiecie o amplitudzie okolo 1500 V przez rezystory ograniczajece przeplywa pred o wartosci okolo 40 A, a na diodach Zenera pow¬ staje kilkuwoltowy spadek napiecia bezpieczny dla pólprzewodników, Jednoczesnie w rezy¬ storach 1 w diodach wydziela sie znaczna moc, a wiec elementy te nie moge byc miniatu¬ rowe • Drugi uklad, znany z polskiego opisu patentowego, jest bardzo rozbudowany 1 koszto¬ wny.The known system for protection against overvoltage of the circuit of the regneratprice station comprises a symmetrical protection unit dragged between the linear input terminals of the regenerator and the primary winding of the linear transformer, consisting of a gas-filled lightning arrester, connected in parallel to the line terminals, a set of zener diodes, and threaded in opposite directions parallel to the primary winding of the linear transformer and resistors limiting the value of the current flowing to the zener diodes and to the linear transformer.2 130 778 It is also known from the Polish patent description No. 65,660 a protection system for teletransmission transistor transfer stations and their power supply circuits against impulse voltage surges. This known circuit has three protection units: the first unit on the line side of the line transformer, equipped with two inductors wound on a common core and dragged in an anti-parallel way into the track conductors, as well as a gas-filled lightning arrester, the third electrode of which is earthed through a diode assembly. ; a second unit on the substation side of a line transformer, equipped with two parallel branches composed of zener diodes and spike diodes; the third group, which consists of two branches composed of push-pull Zener diodes, grounded at one end and having the other ends connected by a capacitor, In the first known system, a voltage of about 1500 V is influenced by the resistors limiting the current of about 40 A, and on the zener diodes there is a voltage drop of a few volts safe for semiconductors. At the same time, in the resistors 1 in the diodes, considerable power is emitted, so these elements cannot be miniature. • The second circuit, known from the Polish patent description, is very complex 1 expensive.

Celem wynalazku bylo uzyskanie skutecznego zabezpieczenia przed przepieciami obwo¬ dów wejsciowych regeneratora sygnalu cyfrowego przy wykorzystaniu niewielkiej liczby malogabarytowych elementów.The object of the invention was to obtain effective protection against overvoltages of the input circuits of the digital signal regenerator by using a small number of malog-size elements.

Wedlug wynalazku polówki symetrycznego uzwojenia transformatora liniowego regenera¬ tora zawierane se przez diody pólprzewodnikowe. Istote ukladu wedlug wynalazku etanowi wleczenle pomiedzy kazdy z zacieków liniowych transformatora liniowego 1 elektryczny srodek uzwojenia pierwotnego tego transformatora co najmniej po jednej diodzie pólprze¬ wodnikowej, przy czym z punktem srodkowym poleczone se takie same elektrody diod. Diody w ukladzie wedlug wynalazku pracuje w kierunku przewodzenia, a wiec Istnieje mozliwosc stosowania miniaturowych diod sredniej mocy, wytrzymujecyeh impulsy pradu o amplitudzie okolo 40 A, W ukladzie tym role rezystorów ograniczajecych skutecznie spelnia Impedan- cja rozlozona toru ; ponadto uklad nie wymaga stosowania odgromnika gazowanego.According to the invention, the half of the symmetrical winding of a linear regenerator transformer are comprised of semiconductor diodes. The essence of the system according to the invention is that ethane is dragged between each line of the line transformer and the electrical center of the primary winding of this transformer, at least one semiconductor diode, with the same diode electrodes connected to the center point. According to the invention, the diodes in the system according to the invention work in the forward direction, so it is possible to use miniature medium-power diodes, withstanding current pulses with an amplitude of about 40 A. In this system, the role of limiting resistors is effectively fulfilled by the distributed impedance of the track; Moreover, the system does not require the use of a carbonated lightning arrester.

Wynalazek w przykladzie wykonania przedstawiony jest na rysunku, który stanowi sche¬ mat ideowy ukladu do zabezpieczenia przed przepieciami obwodów wejsciowych regeneratora sygnalu cyfrowego o amplitudzie co najwyzej równej 1,2 V, W przykladowym rozwiezaniu wykorzystano dwie diody krzemowe sredniej mocy D., D-, z których kazda - dla napiec wyzszych od okolo 0,6 V - zwiera Inne polówke pierwotnego uzwojenia transformatora liniowego regeneratora. Katody diod se zwarte i poleczone z punktem srodkowym pierwotnego uzwojenia transformatora, W ukladzie tym amplituda prze¬ piec o znaku dodatnim ograniczana jest do wartosci okolo 0,6 V przez diode D., zas dioda Dp ogranicza przepiecia o znaku ujemnym, takze do poziomu 0,6 V, Na uzwojeniu wtórnym transformatora liniowego nie wystepi napiecie o wartosci moge- cej doprowadzic do zniszczenia elementów pólprzewodnikowych regeneratora.The invention in the example of the embodiment is shown in the drawing, which is a schematic diagram of the circuit for protection against overvoltage of the input circuits of the digital signal regenerator with an amplitude of at most 1.2 V. Two medium-power silicon diodes D., D- were used in the example solution. each of which - for voltages higher than about 0.6 V - has the other half of the primary winding of the regenerator line transformer. The cathodes of the SE diodes are short-circuited and connected to the center point of the transformer's primary winding. In this system, the amplitude of the positive-sign transformer is limited to a value of about 0.6 V by the D diode, while the Dp diode limits the negative overvoltage, also to 0 , 6 V, There will be no voltage on the secondary winding of the line transformer that could damage the regenerator's semiconductor elements.

Dla sygnalów wejsciowych, których amplituda nie przekracza wartosci 1,2 V, spadek napiecia na jednej z diod wynosi 0,6 V w kierunku przewodzenia, zas na drugiej diodzie wynosi 0,6 V w kierunku zaporowym, W tych warunkach diody praktycznie jeszcze nie prze¬ wodze i nie wystepuje pogorszenie warunków transmisji sygnalów cyfrowych, jezeli Ich amplituda nie przekracza 1,2 V,130 778 3 Zastrzozenie patentowe Uklad do zabezpieczenia przed przepieciami obwodów wejsciowych regeneratora sygnalu cyfrowego, zawierajecy diody pólprzewodnikowe i symetryczny transformator liniowy, znamienny tym, ze pomiedzy elektryczny srodek uzwojenia pierwotnego i kazdy z zacisków liniowych transformatora liniowego wleczone jest co najmniej jedna dioda pól¬ przewodnikowa, przy czym z elektrycznym srodkiem uzwojenia pierwotnego transformatora poleczone sa takie same elektrody diod /D^, D /. 0 i t 1 < F "% rFor input signals, the amplitude of which does not exceed 1.2 V, the voltage drop on one of the diodes is 0.6 V in forward direction, while on the other diode it is 0.6 V in the reverse direction. ¬ water and there is no deterioration in the conditions of transmission of digital signals, if their amplitude does not exceed 1.2 V, 130 778 3 Patent claim A circuit for protection against overvoltage of input circuits of a digital signal regenerator, comprising semiconductor diodes and a symmetrical line transformer, characterized by that between the electrical center of the primary winding and each of the line terminals of the line transformer are trailed at least one semi-conductor diode, the same electrodes of the diodes (D, D) connected to the electrical center of the primary winding of the transformer. 0 and t 1 <F "% r