DE69531592T2

DE69531592T2 - Vorrichtung zum schutze einer teilnehmerleitungsschnittstelle gegen überspannungen

Info

Publication number: DE69531592T2
Application number: DE69531592T
Authority: DE
Inventors: Oskar Hans ERIKSSON
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Germany Holding GmbH
Priority date: 1994-06-28
Filing date: 1995-06-28
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2015-06-29
Also published as: EP0715791A1; US5668866A; SE9402277L; WO1996001015A1; KR960704422A; SE519189C2; JP3439218B2; SE9402277D0; CA2169640A1; ATE248480T1; DE69531592D1; EP0715791B1; CN1130007A; JPH09502600A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schützen einer Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung gegen Überspannungen, die an ihren zwei Eingangsdrähten auftreten und die Spannung der Versorgungsspannungsquelle der Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung übersteigen.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Es ist bekannt, Teilnehmerleitungsschnittstellen gegen Überspannungen, hauptsächlich gegen Überspannungen in der Form von blitzinduzierten Überspannungspulsen, mit der Hilfe von einer so genannten Primärschutzeinrichtung zu schützen, welche beispielsweise aus einem Elektrodenabstand bestehen kann, und welche dazu dient die Überspannungen auf der Teilnehmerleitung auf eine Spannung von ungefähr 1 Kilovolt zu verringern. Eine so genannte Sekundärüberspannungsschutzeinrichtung ist an die Teilnehmerleitung angepasst, um diese restlichen Pulse von ungefähr 1 Kilovolt zu übernehmen. Die Sekundärüberspannungsschutzeinrichtung kann die Form einer bekannten Schaltung aufweisen, die durch General Semiconductor unter der Marke TRANSZORB vermarktet wird oder eine Schaltung, die durch RCA unter der Marke SURGECTOR vermarktet wird.
Gegenwärtige Standards erfordern, dass die Sekundärüberspannungsschutzeinrichtung mit einem separaten Draht an dem Vorrichtungsaufbau geerdet wird. Jedoch kann dies Probleme schaffen, die sich in der Form von Restpulsen in der Größenordnung von einigen Hundert Volt an einer Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung offenbaren, die mit der Teilnehmerleitung verbunden ist. Moderne Leitungsschnittstellenplatinen, in welchen die Leitungsschnittstellenschaltung eine monolithisch integrierte Schaltung ist, werden sehr oft durch Blitze zerstört, aufgrund von Restpulsen von der Sekundärüberspannungsschutzeinrichtung, die an den zwei Eingangsdrähten der Schaltplatine auftreten.
US-A-4,456,940 beschreibt eine Überspannungsschutzeinrichtung, welche unter anderem zwei Dioden beinhaltet, deren Anoden jeweils mit einem entsprechenden Eingangsanschluss einer Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung verbunden sind und deren Kathoden mit Erde verbunden sind und die weiterhin zwei Thyristoren beinhaltet, deren Kathoden jeweils mit einem entsprechenden Eingangsanschluss an der Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung verbunden sind und deren Anoden mit Erde verbunden sind. Die Thyristorgates sind mit der Versorgungsspannung der Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung verbunden. Diese Schutzschaltung schützt die Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung gegen Überspannungen. Jedoch sind die Thyristoren relativ platzverbrauchend und eine Verminderung ihrer Anzahl würde einen signifikanten Vorteil darstellen. Es ist manchmal notwendig, die Thyristoren so anzupassen, dass sie simultan auslösen oder zünden werden, das heißt bei der gleichen Spannung an den Kathoden, mit gleicher Spannung an dem Gate. Jedoch beschreibt das Dokument nicht mehrere kaskadenverbundene Überspannungsschutzeinrichtungen.
US-A-4,908,854 beschreibt eine Überspannungsschutzeinrichtung zum Schützen einer Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung gegen Überspannungen an ihren Eingangsanschlüssen. Diese Überspannungsschutzeinrichtung umfasst eine erste Diode, die mit ihrer Anode mit einem der Eingangsanschlüsse verbunden ist und mit ihrer Kathode auf Masse gelegt ist, eine zweite Diode, die mit ihrer Anode mit dem anderen Eingangsanschluss verbunden ist und mit ihrer Kathode auf Masse gelegt ist, eine dritte Diode, die mit ihrer Kathode mit dem einen Eingangsanschluss und mit ihrer Anode mit der Kathode eines Thyristors verbunden ist und eine vierte Diode, die mit ihrer Kathode mit dem anderen Eingangsanschluss und mit ihrer Anode auch mit der Kathode des Thyristors verbunden ist. Der Thyristor ist mit seiner Anode auf Masse gelegt und mit seinem Gate mit einer Spannung über eine fünfte Diode verbunden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das Ziel der Erfindung ist, die Auswirkung auf eine Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung durch Restpulse, die von Sekundärüberspannungsschutzeinrichtungen entstammen, zu eliminieren.
Dieses Ziel wird mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung erreicht und weist die in dem Anspruch dargelegten charakteristischen Eigenschaften auf.
Ein durch die vorliegende Erfindung bereitgestellter Vorteil ist, dass die Anzahl von Thyristoren, die in der Tertiärüberspannungsschutzeinrichtung benötigt werden, im Vergleich zu der Anzahl, die in der Schutzeinrichtung nach der oberen US-A-4,456,940 benötigt werden, verringert wurde, wodurch der von der Überspannungsschutzeinrichtung benötigte Platz verringert wird. Ein anderer Vorteil ist, dass ein Anpassen zwischen zwei oder mehreren Thyristoren zum Gewährleisten, dass die Thyristoren durch eine und die selbe Spannungshöhe aktiviert werden, nicht länger notwendig ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung wird jetzt detaillierter mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben, in welcher 1 ein Blockschema ist, welches eine Primärüberspannungsschutzeinrichtungsschaltung, eine Sekundärüberspannungsschutzeinrichtungsschaltung und eine Tertiärüberspannungsschutzeinrichtungsschaltung darstellt, die mit einer Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung verbunden sind, und 2 eine Ausführungsform einer Tertiärüberspannungsschutzeinrichtungsschaltung gemäß der Erfindung für eine Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung darstellt.
BESTE BETRIEBSART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
1 ist ein Blockschema, das eine erfinderische Gesamtüberspannungsschutzeinrichtung für eine Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung 1 darstellt. Die Eingangsanschlüsse LA und LB der Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung 1 sind mit einem Paar von Ausgabeanschlüssen 5, 6 auf einer Tertiärüberspannungsschutzeinrichtung 2 verbunden. Die Tertiärüberspannungsschutzeinrichtung 2 weist zwei Eingangsanschlüsse 7, 8 auf, die in Kaskade mit zwei Ausgangsanschlüssen 9, 10 einer Sekundärüberspannungsschutzeinrichtung 3 verbunden sind, welche wiederum zwei Eingangsanschlüsse 11, 12 aufweist, die in Kaskade mit zwei Ausgangsanschlüssen 13, 14 einer Primärüberspannungsschutzeinrichtung 4 verbunden sind. Die Primärüberspannungsschutzeinrichtung 4 weist zwei Eingangsanschlüsse 15, 16 auf, und jeder von diesen ist mit einem entsprechenden Widerstand RA und RB verbunden, wobei deren Widerstandswerte normalerweise in der Größenordnung von 10 Ohm sind, und jeder von diesen mit einem entsprechenden Eingangsdraht A und B der Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung 1 verbunden ist. Die Primärüberspannungsschutzeinrichtung 4 ist normalerweise bekannter Art, das heißt, ein Elektrodenabstand und die Sekundärüberspannungsschutzeinrichtung 3 ist normalerweise bekannter Art, wie z. B. der mit TRANSZORB oder SURGECTOR bezeichnete Typ. Wie in der Figur gezeigt, sind die Tertiärüberspannungsschutzeinrichtung 2 und die Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung 1 mit der System-Erdung verbunden, während die Sekundärüberspannungsschutzeinrichtung 3 mit der Vorrichtungs-Erdung verbunden ist.
Überspannungspulse, die beispielsweise durch Blitze verursacht werden und welche an den zwei Eingangsdrähten A und B der Schaltung 1 auftreten, werden durch die Primärschutzeinrichtung 4 zu Restpulsen in der Größenordnung eines Kilovolts verringert, und diese Restpulse werden durch die Sekundärüberspannungsschutzeinrichtung auf die Größenordnung von einigen Hundert Volt verringert. Diese Restpulse, die von der Sekundärschutzeinrichtung 3 kommen und eine Spannungshöhe aufweisen, welche die Versorgungsspannung der Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung überschreitet, werden durch die Tertiärüberspannungsschutzeinrichtung 2 eliminiert.
Die erfinderische Tertiärüberspannungsschutzeinrichtung 2 ist in 2 durch gestrichelte Linien gezeigt. Die Sekundär- und Primärüberspannungsschutzeinrichtungen wurden in der Abbildung in 2 ausgelassen und die Tertiärüberspannungsschutzeinrichtung 2 ist mit den Widerständen RA und RB direkt verbunden gezeigt. Die Eingangsanschlüsse LA, LB der Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung 1 sind jeweils mit der Anode einer entsprechenden ersten Diode DA1, DB1 verbunden, und die Kathoden dieser ersten Dioden mit der System-Erdung verbunden sind. Die Eingangsanschlüsse LA und LB sind weiter jeweils mit der Kathode einer entsprechenden zweiten Diode DA2 und DB2 verbunden, wobei die Anoden der zweiten Dioden mit der Kathode eines Thyristors TAB verbunden sind, welcher für die zweiten Dioden gemeinsam bereitgestellt ist und dessen Anode mit System-Erdung verbunden ist, und dessen Gate mit einem Verbindungsanschluss mit der Spannungsversorgungsquelle der Schnittstellenschaltung 1 verbunden ist, wobei diese Versorgungsspannungsquelle das Potenzial –VB aufweist. Die Tertiärüberspannungsschutzeinrichtung 2 beinhaltet daher die ersten Dioden DA1 und DB1, die zweiten Dioden DA2 und DB2 und den Thyristor TAB.
Die Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung 1 wird zwischen Erdung und der Spannung –VB, welche normalerweise –50 V ist, versorgt. Die Eingangsanschlüsse GND und VBB der Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung 1 werden deshalb jeweils mit der System-Erdung und dem Potenzial –VB verbunden.
Auftretende Überspannungen werden in der folgenden Art und Weise begrenzt:
Positive Überspannungen werden mit der Hilfe von den Dioden DA1, DB1 begrenzt, während negative Überspannungen auf ungefähr 2 V unter –VB begrenzt werden, in anderen Worten negativer als –VB, wo bei 2 V der Summe des Durchlassspannungsabfalls der entsprechenden Dioden DA2, DB2 und des Durchlassspannungsabfalls an dem Gate, zum Anschalten des Thyristors TAB entspricht. Die Eingangsanschlüsse LA, LB werden auf Erde gezogen, wenn der Thyristor TAB zündet.
Die erfinderische Schutzschaltung ist daher effektiv beim Eliminieren des Problems in Zusammenhang mit dem Zusammenbruch von Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltungen, die blitzindizierten Überspannungspulsen ausgesetzt sind.

Claims

Vorrichtung zum Schützen einer Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung (1) gegen Überspannungen an ihren Eingangsanschlüssen (LA, LB), umfassend eine erste Diode (DA1), die mit ihrer Anode (LA) mit einem der Eingangsanschlüsse und mit ihrer Kathode mit dem positiven Anschluss einer Versorgungsspannungsquelle zum Versorgen der Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung mit einer Versorgungsspannung verbunden ist, eine zweite Diode (DB1), die mit ihrer Anode mit dem anderen (LB) der Eingangsanschlüsse und mit ihrer Kathode mit dem positiven Anschluss der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist, eine dritte Diode (DA2), die mit ihrer Kathode mit dem einen (LA) Eingangsanschluss und mit ihrer Anode mit der Kathode eines Thyristors (TAB) verbunden ist, und eine vierte Diode (DB2), die mit ihrer Kathode mit dem anderen (LB) Eingangsanschluss und mit ihrer Anode mit der Kathode des Thyristors (TAB) verbunden ist, wobei der Thyristor (TAB) mit seiner Anode mit dem positiven Anschluss der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schützen der Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung (1) gegen Überspannungen, die ihre Versorgungsspannung übersteigen, der Thyristor (TAB) mit seinem Gate mit dem negativen Anschluss (–VB) der Versorgungsspannungsquelle zum Versorgen der Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung mit der Versorgungsspannung verbunden ist.