專利名稱：電信設(shè)備的保護(hù)方法及實(shí)施該方法的保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電信設(shè)備的一種保護(hù)方法，特別是按權(quán)利要求的前序部分保護(hù)電信設(shè)備、使其免受過(guò)電壓和過(guò)電流的侵襲的一種方法，并涉及實(shí)施該方法的一種保護(hù)電路。
若電話線路或數(shù)據(jù)線路與電源線路(220伏市電電源)之間發(fā)生短路，則直流響應(yīng)電壓為±230伏的過(guò)壓抑制器對(duì)此起反應(yīng)之后，故障防止觸點(diǎn)將起反應(yīng)，從而使過(guò)壓抑制器在幾秒鐘內(nèi)短路(電力線與通信線交叉跨越)，接著產(chǎn)生的短路電流就永久遁入地中。鑒于存在的故障并不因此消除，而是可能會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，因此必須切斷這些可能會(huì)破壞相應(yīng)線路電纜的大得不能容許的局部電流。為達(dá)到此目的，通常是配備線路保護(hù)裝置。按照現(xiàn)有技術(shù)的電路(KRONE小冊(cè)子“電信保護(hù)2/1 CP DX 180A1”1993年8月)，這種線路保護(hù)裝置設(shè)在過(guò)壓抑制器的上游，以便切斷短路電流。
但由于過(guò)壓抑制器最主要的功能是反復(fù)抑制5千安級(jí)的浪涌電流，而且上述線路保護(hù)裝置歷來(lái)都配置在過(guò)壓抑制器的上游，因而只有極其昂貴的特殊保護(hù)裝置才能滿足這個(gè)要求。例如，法國(guó)Cehess公司(地址94533 Rungis Cedex)的保護(hù)裝置產(chǎn)品目錄中就介紹了許多適用的保護(hù)裝置。這些保護(hù)裝置可用作防止線路浪涌電流的保護(hù)裝置。這些裝置的缺點(diǎn)是其老化性能。在相應(yīng)的浪涌電流負(fù)荷作用下，保護(hù)裝置的壽命相應(yīng)地受到限制。此外，這種保護(hù)裝置是不可逆的。
德國(guó)專利DE 40 26 004 C2介紹了電信設(shè)備的一種保護(hù)電路，電路中過(guò)壓抑制器的交叉通路設(shè)在保護(hù)裝置的上游，而在線路連接處與地線之間，在保護(hù)裝置的下游設(shè)一個(gè)短路交叉通路。保護(hù)元件起反應(yīng)時(shí)，過(guò)壓抑制器的交叉通路斷路，并使短路交叉通路接通(防止故障)，從而使保護(hù)裝置起反應(yīng)，將線路斷開(kāi)。通過(guò)這種措施，市銷的保護(hù)裝置可用作線路保護(hù)裝置，因?yàn)槠渚唧w位置無(wú)須承受浪涌電流。
但終究還是有這樣的缺點(diǎn)，即線路保護(hù)裝置起反應(yīng)之后，須要更換整個(gè)插頭。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種專門用于保護(hù)電信設(shè)備使其免受過(guò)電壓和過(guò)電流的侵襲、能可靠地抑制浪涌電流且對(duì)線路的保護(hù)作用是可逆的保護(hù)方法和保護(hù)電路。
上述目的是通過(guò)權(quán)利要求1和3的特征部分達(dá)到的。
為使線路保護(hù)裝置達(dá)到任何所要求的抑制浪涌電流的保護(hù)作用并使其作用是可逆的，采取了下列措施使與PTC(正溫度系數(shù))電阻器相關(guān)的過(guò)壓抑制器的直流響應(yīng)電壓與雙向可控硅二極管(可控硅二極管是“消弧型(crowbar type)保護(hù)二極管”，即具有與可控硅或雙向可控硅類似的兩個(gè)導(dǎo)通狀態(tài)的半導(dǎo)體元件，例如，1993年3月第二版的“保護(hù)裝置”數(shù)據(jù)手冊(cè)第311頁(yè)上介紹的SGS-Thomson微電子設(shè)備公司出品的TRISIL二極管)匹配，從而使響應(yīng)電壓高于例如230伏有效值(Veff)交流負(fù)荷的峰值，即峰值≥325伏；可控硅二極管的響應(yīng)電壓選取得略高于通常電信中出現(xiàn)的最高工作電壓值，例如180伏；同時(shí)，選擇PTC電阻器作為去耦器件。
這里，線路保護(hù)裝置和設(shè)備保護(hù)裝置的功能由一個(gè)元件(即一般的PTC電阻器)提供。浪涌電流負(fù)荷，無(wú)論其數(shù)目有多少，都不會(huì)引起老化。故障消除之后，電路可以即刻再使用。同時(shí)，這種保護(hù)電路確?？山Y(jié)合到保護(hù)插頭現(xiàn)有的設(shè)計(jì)中；可采用一般的元件實(shí)現(xiàn)，因而經(jīng)濟(jì)實(shí)惠；而且不限制保護(hù)插頭的各種附加功能。
該保護(hù)電路不需要用作過(guò)熱保護(hù)功能的故障防止觸點(diǎn)。迄今，這種故障防止觸點(diǎn)是必不可少的，因而這種觸點(diǎn)起反應(yīng)之后，勢(shì)必要把整個(gè)保護(hù)插頭全部換新。而本發(fā)明的保護(hù)電路可在230伏有效值交流負(fù)荷下長(zhǎng)期運(yùn)行，無(wú)需故障防止觸點(diǎn)就能起保護(hù)作用，既是可逆的，又完全無(wú)須維護(hù)保養(yǎng)。
由于第二級(jí)限壓二極管(精保護(hù)裝置)采用可控硅二極管(特別是固態(tài)可控硅二極管)，因而確保了極快的響應(yīng)速度，提高了對(duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)電壓的低保護(hù)水平，從而兼?zhèn)淞吮Ｗo(hù)裝置中過(guò)壓抑制器(粗保護(hù)裝置)和固態(tài)元件的優(yōu)點(diǎn)。PTC電阻器的使用還確保了電流保護(hù)作用的可逆性，即使對(duì)于電壓保護(hù)，也不會(huì)導(dǎo)致過(guò)壓抑制器或二極管起反應(yīng)(功能器件保護(hù))。這樣，兩種保護(hù)功能(即線路保護(hù)和設(shè)備保護(hù))就由一個(gè)元件來(lái)提供。
本發(fā)明的其它有益實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中作了描述。
圖中標(biāo)號(hào)為1 過(guò)壓放電器； E 地線；2，3PTC電阻器； S 系統(tǒng)側(cè)；4，5可控硅二極管； L 線路側(cè)；6，7測(cè)量和斷路位置； a-a′，b-b′電流通路；8-11分支點(diǎn)； c-d交叉通路。
下面參看附圖中的最佳實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容。唯一的

圖1示出了本發(fā)明保護(hù)電路的系統(tǒng)電路圖。
圖1中示出的保護(hù)電路連接在電流通路a-a′和b-b′中，公用的地線E用以將過(guò)電壓產(chǎn)生的過(guò)電流排掉。在可能發(fā)生故障的電源干線或線路側(cè)L，(例如直流響應(yīng)電壓為440至660伏的)過(guò)壓抑制器1作為交叉通路c-d配置在電流通路a-a′與6-b′之間，交叉通路c-d從分支點(diǎn)8和9引出，構(gòu)成與公用接地線E連接的過(guò)壓放電器。PTC電阻器2、3分別裝在線路a-a′和b-b′上過(guò)壓放電器1的分支點(diǎn)8、9的下游處。在例如為20歐的PTC電阻器2、3的下游，從分支點(diǎn)10、11處連接有響應(yīng)電壓為例如200伏的固態(tài)可控硅二極管4、5，作為另一個(gè)交叉通路而平行于過(guò)壓放電器1，所述可控硅二極管都經(jīng)分支點(diǎn)12接公用地線E。在待保護(hù)的一側(cè)或系統(tǒng)側(cè)，測(cè)量和斷路位置點(diǎn)6、7分別連接在線路a-a′和b-b′中。測(cè)量和斷路位置6、7安排在保護(hù)裝置下游，構(gòu)成粗保護(hù)、精保護(hù)和電流保護(hù)組成的串行保護(hù)裝置，可以起部分檢查線路功能的作用。
保護(hù)裝置的各元件都必須配合，以起抑制浪涌電流的電阻器和可逆線路保護(hù)裝置的作用。過(guò)壓抑制器1可采用三極抑制器，其響應(yīng)電壓應(yīng)選取得例如高于交流電壓負(fù)荷的峰值。這里，選用了響應(yīng)電壓高于440伏的過(guò)壓抑制器1。
可控硅二極管4、5選取得使其響應(yīng)電壓略高于電信技術(shù)中通常出現(xiàn)的最大工作電壓值，例如180伏。
PTC電阻器2、3選擇得使其起去耦器件的作用，且能抑制例如240伏有效值的最高交流電壓。PTC電阻器2、3的最大開(kāi)關(guān)電流應(yīng)選取得盡可能大。
負(fù)荷的電流為瞬變電流時(shí)，可控硅二極管4、5在系統(tǒng)側(cè)8的輸出端a′-b′處極其快速地將出現(xiàn)的過(guò)電壓限定到例如±250伏的保護(hù)水平。在極短的時(shí)間內(nèi)，過(guò)壓抑制器1通過(guò)PTC電阻器2、3的去耦作用吸收剩下的故障能量，并將其通過(guò)地線E排掉。分別在縱向支路a-a′和b-b′中的與溫度有關(guān)的PTC電阻器2、3一方面通過(guò)其電阻性能使粗保護(hù)與精保護(hù)之間去耦，另一方面起可逆限流元件作用。若“可逆性”這個(gè)特點(diǎn)無(wú)足輕重，則可以用“一般的”保險(xiǎn)絲代替PTC電阻器。例如5千安級(jí)的浪涌電流只被過(guò)壓抑制器1吸收，并通過(guò)地線E排掉。
但當(dāng)出現(xiàn)例如有效值為230伏/5安的交流負(fù)荷時(shí)，這個(gè)電壓就達(dá)不到過(guò)壓抑制器1的直流響應(yīng)電壓值。在此情況下，就不需要過(guò)壓抑制器1作為供所有有效值為230伏的交流電壓負(fù)荷用的元件。更適用于該電壓負(fù)荷的可控硅二極管4、5吸收該負(fù)荷并起限壓作用。通過(guò)充分降低可控硅二極管的導(dǎo)通態(tài)電壓(通常降低到2至3伏)可以使功耗、因而使發(fā)熱量遠(yuǎn)小于過(guò)壓抑制器的功耗。這樣，交流電壓負(fù)荷的有效值高達(dá)230伏時(shí)，過(guò)壓抑制器1的故障防止觸點(diǎn)再也不會(huì)起反應(yīng)。因此，雖然交流電壓負(fù)荷的有效值高達(dá)230伏，卻無(wú)需在過(guò)壓抑制器上設(shè)置故障防止觸點(diǎn)。于是，交流電壓負(fù)荷的有效值達(dá)230伏之后也不須要更換保護(hù)插頭。適當(dāng)選擇PTC電阻器2、3可以避免可控硅二極管4、5產(chǎn)生高得達(dá)到不能容許程度的熱量。
PTC電阻器2、3位于相應(yīng)限壓元件(這里為可控硅二極管4、5)的上游，該位置使PTC電阻器2、3兼?zhèn)淇赡嫘院鸵种评擞侩娏鞯木€路保護(hù)裝置的功能。取決于所選取的PTC電阻器2、3的開(kāi)關(guān)電流，流經(jīng)可控硅二極管4、5的各半波的短路電流按t＝f(i)特性曲線中斷。PTC電阻器2、3的阻抗高，因而可防止流經(jīng)電信電纜和可控硅二極管4、5的經(jīng)地線E接地的短路電流大到不能容許的程度。
故障消除之后，電路就即刻恢復(fù)工作。
總的說(shuō)來(lái)，本發(fā)明將過(guò)壓抑制器1與固態(tài)可控硅二極管4、5結(jié)合起來(lái)，并使過(guò)壓抑制器1的額定真流響應(yīng)電壓與其余元件的功能匹配起來(lái)，這就產(chǎn)生了下列效果—保護(hù)插頭兼?zhèn)淞诉^(guò)壓抑制器和固態(tài)可控硅二極管的優(yōu)點(diǎn)；—線路保護(hù)和設(shè)備保護(hù)的功能由一個(gè)元件(即普通的PTC電阻器2、3)提供；—由過(guò)壓抑制器1抑制5千安級(jí)的浪涌電流；—即使在不會(huì)使過(guò)壓抑制器1或二極管4、5起反應(yīng)的電壓下，PTC電阻器2、3也能確保電流保護(hù)的可逆性；—同樣的普通PTC電阻器2、3可用作抑制浪涌電流和可逆線路保護(hù)的器件；
—從電信線路至有效值為230伏的電源線發(fā)生短路時(shí)，過(guò)壓抑制器1的故障防止觸點(diǎn)不起反應(yīng)；—因此構(gòu)思出了無(wú)須廣泛維護(hù)保養(yǎng)的可逆保護(hù)原理；—本發(fā)明的保護(hù)電路也可用于現(xiàn)有技術(shù)的保護(hù)插頭殼體中。
權(quán)利要求
1.一種保護(hù)方法，特別是借助于過(guò)壓放電器、PTC電阻器和限壓元件保護(hù)電信設(shè)備使其免受過(guò)電壓和過(guò)電流侵襲的一種保護(hù)方法，其特征在于，所述過(guò)壓放電器(1)的響應(yīng)電壓高于電源電壓的峰值，所選取的可控硅二極管(4，5)的響應(yīng)電壓略高于待保護(hù)線路的最高工作電壓值，且用所述PTC電阻器(2，3)作為去耦器件來(lái)抑制電源電壓的最大幅值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述過(guò)壓放電器(1)的響應(yīng)電壓高于230伏有效值的交流負(fù)荷，且所述PTC電阻器(2，3)抑制230伏有效值的電源電壓的最大幅值。
3.用以實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的一種保護(hù)電路，其特征在于，裝在線路接線(a-a′；b-b′)上的與方向線側(cè)一系統(tǒng)側(cè)(L-S)相關(guān)的PTC電阻器(2，3)各連接在限壓元件(4，5)的上游；與方向線側(cè)-系統(tǒng)側(cè)(L-S)相關(guān)的過(guò)壓放電器(1)作為交叉通路(c-d)連接在所述PTC電阻器(2，3)的上游，并且與所述限壓元件(4，5)并聯(lián)，一起接到一條共用地線(E)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護(hù)電路，其特征在于，所述限壓元件(4，5)為固態(tài)可控硅二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護(hù)電路，其特征在于，線路中連接有精保護(hù)裝置(4，5)，用以構(gòu)成由粗保護(hù)裝置(1)和精保護(hù)裝置(4，5)組成的串行保護(hù)裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的保護(hù)電路，其特征在于，各線路中連接有測(cè)量和斷路位置(6，7)點(diǎn)，位于所述串行保護(hù)裝置的下游。
全文摘要
一種保護(hù)方法，特別是借助于過(guò)壓放電器、PTC電阻器和限壓元件保護(hù)電信設(shè)備使其免受過(guò)電壓和過(guò)電流侵襲以確保能抑制浪涌電流且使線路保護(hù)具有可逆性的保護(hù)方法和實(shí)施該方法的一種保護(hù)電路。其目的是通過(guò)下列措施達(dá)到的過(guò)壓放電器1的響應(yīng)電壓取得高于電源電壓的峰值；可控硅二極管4，5的響應(yīng)電壓選取為略高于待保護(hù)線路的最高工作電壓值；且采用PTC電阻器2、3作為去耦器件來(lái)抑制電源電壓的最大幅值。
文檔編號(hào)H02H3/08GK1115551SQ9510689
公開(kāi)日1996年1月24日 申請(qǐng)日期1995年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月1日
發(fā)明者C·施托貝克 申請(qǐng)人:克羅內(nèi)有限公司