DE19722838C2

DE19722838C2 - Circuit arrangement for controlled pulse coupling for test purposes

Info

Publication number: DE19722838C2
Application number: DE1997122838
Authority: DE
Inventors: Axel Raus
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2017-05-31
Also published as: DE19722838A1

Description

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur kontrollierten Impulseinkopplung zu Prüfungszwecken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist insbesondere darauf ausgerichtet, die Impulseinkopplung über gleichspan nungsbehaftete Prüfleitungen zu ermöglichen, ohne daß durch Überspannungen unkontrollierte Schaltvorgänge hervorgerufen werden.The circuit arrangement according to the invention relates to a circuit arrangement for controlled pulse coupling too Testing purposes according to the preamble of the claim. The circuit arrangement according to the invention is in particular geared to the impulse coupling over DC enable test leads with no risk of Surges caused uncontrolled switching operations become.

Nach bekanntem Stand der Technik sind in der Vornorm zur Störfestigkeits-Grundnorm ENV 50142 VDE V 0843 Teil 5 vom Oktober 1995 zur Einkopplung der Impulse 10/700 µs und 1,2/50 µs Überspannungsableiter (ÜSAG) als eine mögliche Einkoppelvariante vorgesehen. Auftretende Überspannungen werden dabei gegen Masse abgeleitet. Werden diese Überspan nungsableiter bei einer kapazitiven Last zur Impulseinkopp lung eingesetzt, entstehen unkontrollierte Schaltvorgänge, die zur Zerstörung des Prüflings führen können.According to the known prior art are in the pre-standard Interference immunity standard ENV 50142 VDE V 0843 part 5 dated October 1995 for the coupling of the impulses 10/700 µs and 1.2 / 50 µs surge arrester (ÜSAG) as a possible Coupling variant provided. Overvoltages that occur are derived against mass. Will this span? with a capacitive load for pulse coupling used, uncontrolled switching operations occur, which can lead to the destruction of the test object.

Von Haase "Dioden als Überspannungsschutz" in de/der Elektromeister und deutsches Elektrohandwerk, de 8/90 S. 553-556 sind Schutzschaltungen mit Dioden bekannt, welche ausschließlich auf die Verhinderung von Überspannungen im Zusammenhang mit einer Impulseinkopplung ausgerichtet ist.Von Haase "Diodes as Surge Protection" in de / der Master electrician and German electrical trades, de 8/90 p. 553-556 are known protective circuits with diodes, which exclusively on the prevention of overvoltages in the Connection is aligned with a pulse coupling.

Aus FR 2738682 ist es bekannt, Feldeffekttransistoren in Schutzschaltungen gegen Überspannungen einzusetzen. From FR 2738682 it is known to use field effect transistors in Use protective circuits against overvoltages.

DE 341 962 C2 zeigt den Einsatz von Feldeffekttransistoren in Schutzschaltungen. Die beschriebenen Schutzschaltungen werden ebenfalls zum Schutz gegen Überspannungen eingesetzt.DE 341 962 C2 shows the use of field effect transistors in protective circuits. The protection circuits described are also used to protect against overvoltages used.

Aus "301 Schaltungen", Elektor Verlag GmbH, 1982, 5133 Gangelt 1, Seite 346 ist eine als Sicherung für überspannungsempfindliche Bauteile ausgebildete Schutzschaltung bekannt. Auch diese Schaltung ist ausschließlich auf den Überspannungsschutz ausgerichtet.From "301 circuits", Elektor Verlag GmbH, 1982, 5133 Gangelt 1, page 346 is a backup for surge-sensitive components Protection circuit known. This circuit is too designed exclusively for surge protection.

DE 44 17 129 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung von Überspannungsschutzanlagen mit einer Überspannungsschutzeinrichtung, die auf Lichtbogen-Basis arbeitet. An die zu überprüfende Überspannungsschutzanlage wird eine für die zu überprüfende Überspannungsschutzanlage ausreichende Zündspannung angelegt. Nach dem Zünden der Überspannungsschutzeinrichtung wird der Folgestrom als Bewertungskriterium für die Funktionstüchtigkeit der Überspannungsschutzeinrichtung gemessen.DE 44 17 129 A1 describes a method and a Device for checking surge protection systems with a surge protector that is on Arc base works. To the one to be checked Surge protection system will be one for the one to be checked Surge protection system sufficient ignition voltage created. After igniting the Surge protection device is the follow current as Evaluation criterion for the functionality of the Surge protection device measured.

Eine bekannte Lösung zur Vermeidung von unkontrollierten Schaltvorgänge besteht in der Verwendung einer bidirekten Zenerdiode zur Impulseinkopplung, wie beispielsweise in VDE 0845 "Schutz von Fernmeldeanlagen gegen Blitzeinwirkung, statische Aufladungen und Überspannungen aus Starkstromanlagen" Oktober 1987; Teil 1 Seite 17 Bild 7 beschrieben. Bei dieser Lösung treten unerwünschte Spannungssprünge nicht auf. Um aber die Impulsfestigkeit der Zenerdioden bei einer max. Prüfspannung von 4 kV und einem daraus resultierenden maximalen Strom von 160 A bei einem minimalen Vorschaltwiderstand von 25 Ω sicherzustellen, müßte eine Zenerdiode mit einer Leistung von ca 100 W verwendet werden. Zenerdioden mit derartiger Leistung sind aber sehr teuer und werden daher äußerst selten vertrieben.A known solution to avoid uncontrolled Switching operations consist of using a bidirectional Zener diode for pulse coupling, such as in VDE 0845 "Protection of telecommunications systems against Lightning strikes, static electricity and surges from high voltage systems "October 1987; part 1 page 17 picture 7 described. With this solution, unwanted occur Voltage jumps not on. But about impulse stability of the Zener diodes with a max. Test voltage of 4 kV and resulting in a maximum current of 160 A a minimum ballast resistance of 25 Ω would have to ensure a zener diode with a power of approx. 100 W can be used. Zener diodes with such But performance is very expensive and therefore extremely rarely distributed.

Die technische Aufgabe besteht darin, eine Schaltungsan ordnung zu entwickeln, die zur kontrollierten Impulseinkopplung zu Prüfzwecken dient, und die eine kostengünstige Alternative zu der oben beschriebenen Zenerdiode darstellt. Die zu entwickelnde Schaltungsanordnung soll dabei aus Standardbauelementen aufgebaut werden.The technical task is to create a circuit develop order to be controlled Pulse coupling for testing purposes, and the one Inexpensive alternative to the one described above Zener diode represents. The one to be developed Circuit arrangement should consist of standard components being constructed.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Patentanspruch gelöst.This task is characterized by the Features solved in the claim.

Das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, zwei Feldeffekttransistoren T zur Übernahme des Leistungsteils der Schutzschaltung zu verwenden. Dadurch ist es möglich, die Schaltvorgänge zum Überspan nungsschutz durch zwei Zenerdioden Z geringerer Leistung zu realisieren.The basic principle of the circuit arrangement according to the invention consists of two field effect transistors T for takeover of the power section of the protective circuit. This makes it possible to switch gears to over-span Protection by two Zener diodes Z lower power realize.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besteht aus zwei miteinander verbundenen identischen Schaltungskomponenten S1 und S2, die zwischen den Anschaltepunkten A und B eines Netzwerkes angeordnet sind. Anschaltepunkte im erfindungs gemäßen Sinn sind als Schnittstellen, wie beispielsweise S₀-Schnittstelle, U_K0-Schnittstelle oder a/b-Schnittstelle, konzipiert. Da beide Schaltungskomponenten S1 und S2 iden tisch sind, können sie wechselseitig zwischen den Anschal tepunkten A und B angeschaltet werden.The circuit arrangement according to the invention consists of two interconnected identical circuit components S1 and S2, which are arranged between the connection points A and B of a network. Connection points in the sense of the invention are designed as interfaces, such as S ₀ interface, U _K0 interface or a / b interface. Since both circuit components S1 and S2 are identical, they can be switched on alternately between connection points A and B.

Jede Schaltungskomponente S1, S2 besteht aus einem Feld effekttransistor T, dessen SOURCE-Elektrode S über einen Widerstand R mit der GATE-Elektrode G und dessen DRAIN- Elektrode D über eine Zenerdiode Z mit der GATE-Elektrode G verbunden ist. Beide Schaltungskomponenten S1 und S2 sind über die SOURCE-Elektroden S ihrer Feldeffekttransistoren T miteinander verbunden. Die Anschaltung der aus den beiden Schaltungskomponenten S1 und S2 bestehenden Gesamtschaltung an die Anschaltepunkte A und B des Netzwerkes erfolgt immer über die dem jeweiligen Anschaltepunkt A oder B zugeordnete Schaltungskomponente S1 und S2, wobei die Anschaltung über die Drain-Elektrode D des Feldeffekttransistors T der je weiligen Schaltungskomponente S1 und S2 realisiert wird. Da beide Schaltungskomponenten S1 und S2 schaltungs technisch identisch sind, ist eine Vertauschung der Anschaltepunkte A und B bei der Anschaltung der erfin dungsgemäßen Schaltungsanordnung an das Netzwerk funk tionell möglich.Each circuit component S1, S2 consists of a field effect transistor T, the SOURCE electrode S via a Resistor R with the GATE electrode G and its DRAIN Electrode D via a Zener diode Z with the GATE electrode G connected is. Both circuit components are S1 and S2 via the SOURCE electrodes S of their field effect transistors T connected with each other. The connection of the two Circuit components S1 and S2 existing overall circuit to the connection points A and B of the network always takes place via the one assigned to the respective connection point A or B. Circuit components S1 and S2, the connection via the drain electrode D of the field effect transistor T each because circuit components S1 and S2 is realized. Since both circuit components S1 and S2 circuit are technically identical, is a swap of the Connection points A and B when connecting the inventions according circuit arrangement to the network radio tionally possible.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Fig. 1 zeigt das Wirkprinzip der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.The circuit arrangement according to the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. Fig. 1 shows the principle of operation of the circuit arrangement according to the invention.

In Fig. 2 ist eine konkrete Ausführungsform abgebildet, deren Wirkungsweise nachfolgend erläutert wird:In FIG. 2, a concrete embodiment is shown, the operation of which is explained below:

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besteht aus den Schaltungskomponenten S1 und S2 wie oben beschrieben, die über die SURCE-Elektroden S ihrer Feldeffekttransistoren T1 und T2 miteinander verbunden sind.The circuit arrangement according to the invention consists of the Circuit components S1 and S2 as described above, the via the SURCE electrodes S of their field effect transistors T1 and T2 are connected to each other.

Die Feldeffekttransistoren T₁ und T₂ übernehmen erfindungs gemäß den Leistungsteil der Schutzschaltung. Sie müssen daher in ihrer Bemessung diesem Zweck entsprechen. Für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind beispielsweise Feldeffekttransistoren vom Typ BUZ 341 ge eignet. Mit den Widerständen R₁/R₂ = 2 kΩ wird die Span nung im Ruhezustand zwischen der jeweiligen GATE-Elektrode G und der SOURCE-Elektrode S auf 0 Volt reduziert, und der Feldeffekttransistor T₁ ist hochohmig.The field effect transistors T ₁ and T ₂ take over fiction, according to the power section of the protective circuit. They must therefore correspond to this purpose in their dimensioning. For example, field effect transistors of the type BUZ 341 are suitable for use in the circuit arrangement according to the invention. With the resistors R ₁ / R ₂ = 2 kΩ, the voltage in the idle state between the respective GATE electrode G and the SOURCE electrode S is reduced to 0 volts, and the field effect transistor T ₁ is high-resistance.

Wird nun eine positive Spannung von < 100 Volt an das Netzwerk zwischen den Anschaltepunkten A und B angelegt, wird der untere Teil der Schaltung durch die Wirkung der Schutzdiode im Feldeffekttransistor T₂ niederohmig. Der obere Teil bleibt hochohmig. Der Strom durch die Zenerdiode Z₁ ist gering und somit wird der Feldeffekttransistor T₁ noch nicht angesteuert und bleibt hochohmig. Erst wenn eine Spannung von größer 100 Volt an der Schaltungsanordnung anliegt, steigt der Strom in der Zenerdiode Z₁ rapide an, und der Transistor T₁ wird durch den Spannungsabfall am Widerstand R₁ leitend.If a positive voltage of <100 volts is now applied to the network between the connection points A and B, the lower part of the circuit becomes low-resistance due to the action of the protective diode in the field effect transistor T ₂ . The upper part remains high-impedance. The current through the Zener diode Z ₁ is low and thus the field effect transistor T ₁ is not yet activated and remains high-resistance. Only when a voltage of greater than 100 volts is applied to the circuit arrangement does the current in the Zener diode Z ₁ rise rapidly, and the transistor T ₁ becomes conductive due to the voltage drop across the resistor R ₁ .

Bei einer Umpolung der Schaltung werden die gleichen Wir kungsmechanismen am Widerstand R₂, der Zenerdiode Z₂ und dem Feldeffekttransistor T₂ genutzt. With a polarity reversal of the circuit, we use the same effect mechanisms on the resistor R ₂ , the Zener diode Z ₂ and the field effect transistor T ₂ .

Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of the reference symbols used

11

erste Schaltungskomponente
first circuit component

22nd

zweite Schaltungskomponente
A Anschaltepunkt an das Netzwerk
B Anschaltepunkt an das Netzwerk
T Feldeffekttransistor
S SOURCE-Elektrode
D DRAIN-Elektrode
G GATE-Elektrode
R Widerstand
Z Zenerdiode
Bauelemente der ersten Schaltungskomponente second circuit component
A connection point to the network
B Connection point to the network
T field effect transistor
S SOURCE electrode
D DRAIN electrode
G GATE electrode
R resistance
Z zener diode
Components of the first circuit component

11

T₁ T ₁

Feldeffekttransistor
R₁ Field effect transistor
R ₁

Widerstand
Z₁ resistance
Z ₁

Zenerdiode
Bauelemente der zweiten Schaltungskomponente Zener diode
Components of the second circuit component

22nd

T₂ T ₂

Feldeffekttransistor
R₂ Field effect transistor
R ₂

Widerstand
Z₂ resistance
Z ₂

Zenerdiode
Zener diode

Claims

Schaltungsanordnung zur kontrollierten Impulseinkopplung zu Prüfzwecken, wobei die Schaltungsanordnung zwischen den Anschaltepunkten A und B eines Netzwerkes angeord net ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei iden tischen, gegeneinander austauschbaren Schaltungskompo nenten (S1; S2) zusammengesetzt ist, wobei jede Schal tungskomponente (S1; S2) aus einem Feldeffekttransistor (T) besteht, dessen SOURCE-Elektrode (S) über einen Widerstand (R) mit der GATE-Elektrode (G) und dessen DRAIN-Elektrode (D) über eine Zenerdiode (Z) mit der GATE-Elektrode (G) verbunden ist, daß beide Schaltungs komponenten (S1; S2) über die SOURCE-Elektroden (S) ihrer Feldeffekttransistoren (T) miteinander verbunden sind, und daß die Anschaltung der über die SOURCE-Elek troden (S) verbundenen Schaltungskomponenten (1; 2) an die Anschaltepunkte A und B über die DRAIN-Elektrode (D) des dem jeweiligen Anschaltepunkt (A; B) zugeord neten Feldeffekttransistors (T) erfolgt.Circuit arrangement for the controlled coupling of pulses for test purposes, the circuit arrangement being arranged between the connection points A and B of a network, characterized in that it is composed of two identical, interchangeable circuit components (S1; S2), each circuit component (S1 ; S2) consists of a field effect transistor (T), the SOURCE electrode (S) via a resistor (R) with the GATE electrode (G) and the DRAIN electrode (D) via a Zener diode (Z) with the GATE Electrode (G) is connected that both circuit components (S1; S2) are connected to each other via the SOURCE electrodes (S) of their field effect transistors (T), and that the connection of the circuit components connected via the SOURCE electrodes (S) ( 1 ; 2 ) to the connection points A and B via the DRAIN electrode (D) of the respective connection point (A; B) assigned field effect transistor (T).