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Schaltungsanordnug für einen Überspannungsschutz in elektronischen Fernsprechstationen - Dokument DE3928743C2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3928743C2 25.11.1993
Titel Schaltungsanordnug für einen Überspannungsschutz in elektronischen Fernsprechstationen
Anmelder Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München, DE
Erfinder Ibscher, Karl, 4290 Bocholt, DE;
Klein-Reesink, Ludger, 4426 Vreden, DE
DE-Anmeldedatum 30.08.1989
DE-Aktenzeichen 3928743
Offenlegungstag 07.03.1991
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 25.11.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.11.1993
Free division/divided out on the grounds of lack of unity 39437175
IPC-Hauptklasse H04M 1/74

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für einen Überspannungsschutz in elektronischen Fernsprechstationen mit Speisung über die zweiadrige Teilnehmerleitung, wobei parallel zu den beiden Adern am Eingang der Schaltungsanordnung ein Verpolungsschutz vorgesehen ist, wobei nach dem Verpolungsschutz in der einen Ader in Serie ein erster ohmscher Widerstand und eine als NSI-Kontakt benutzte Source- Drain-Strecke eines Längstransistors angeordnet ist, wobei der Längstransistor über eine Transistorschaltung durch Wählimpulse einer Wähleinrichtung angesteuert wird, daß das Gate des Längstransistors über einen zweiten ohmschen Widerstand mit der anderen Ader verbunden ist und daß die eigentliche Sprechschaltung der Fernsprechstation parallel zu der Serienschaltung aus dem zweiten ohmschen Widerstand und der Gate-Drain-Strecke des Längstransistors geschaltet ist, wobei die eine Ader der Teilnehmerleitung nach dem Verpolungsschutz negatives Potential und die andere Ader nach dem Verpolungsschutz positives Potential führt, daß die Transistorschaltung aus einem an seiner Basis über einen dritten ohmschen Widerstand durch NSI-Impulse gesteuerten, über seine Emitter-Kollektorstrecke eine Steuerspannung liefernden PNP-Transistor besteht.

Es ist bereits eine solche Schaltungsanordnung für Fernsprechstationen aus der DE 35 38 088 A1 bekannt.

Dort ist ebenfalls ein Längstransistor als NSI-Schalter vorgesehen. Am Eingang der Schaltungsanordnung ist zwischen den beiden Adern der Teilnehmerleitung ein Varistor vorgesehen, der die Bauteile gegen höhere Spannungen (z.B. Blitzschlag) schützen soll. Zum Schutz gegen kleinere schädliche Überspannungen innerhalb der Schaltungsanordnung sind Zenerdioden vorgesehen.

Gegenüber dem Stand der Technik soll die Aufgabe der Erfindung nun darin bestehen, daß eine vorgenannte Schaltungsanordnung in preiswerterer und einfacherer Weise realisiert werden kann.

Die wird dadurch erreicht, daß die Transistorschaltung weiterhin aus einem von der Steuerspannung über einen vierten ohmschen Widerstand an seiner Basis gesteuerten, emitterseitig mit dem Gate des Längstransistors und kollektorseitig mit dem negativen Ausgang des Verpolungsschutzes verbundenen NPN- Transistors besteht und daß die Basis des NPN-Transistors und der Source-Anschluß des Längstransistors über eine in Sperrichtung gepolte Diode verbunden sind.

Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß die Schaltungsanordnung sowohl gegen Überspannungen auf der Teilnehmerleitung als auch gegen Überspannungen im Verbraucher selbst geschützt ist, wobei auf Zenerdioden und leistungsverbrauchende Vorwiderstände verzichtet werden kann. Gleichzeitig findet eine Schleifenstrombegrenzung statt.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird anhand einer Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt im wesentlichen die Teilnehmerleitung TL mit den Adern a/b, einen Varistor V, einen Verpolungsschutz G1, einen Mikroprozessor MP, eine Sprechschaltung SS, Transistoren T1 bis T3, ohmsche Widerstände R1 bis R4 und eine Diode D.

Die Funktion der Schaltungsanordnung wird nachstehend erläutert.

Es wird davon ausgegangen, daß über die Teilnehmerleitung TL (a/b-Adern) eine Speisegleichspannung anliegt. Um die Fernsprechstation gegen hohe Überspannungen auf der Teilnehmerleitung (Blitz) zu schützen, dient als "Grobschutz" oberhalb ca. 200 V ein zwischen den Adern der Teilnehmerleitung am Eingang der Schaltungsanordnung angeordneter Varistor V. Dem Varistor V nachgeschaltet ist ein als Vierweggleichrichter ausgebildeter Verpolungsschutz G1 angeordnet, dessen Ausgangsleitung c negatives und dessen Ausgangsleitung d positives Potential führt.

Die Leitung c führt über einen ersten ohmschen Widerstand R1 und die Source-Drain-Strecke (S-D) eines Längstransistors T1 zur Sprechschaltung. Dieser Längstransistor T1 ist während einer Sprechverbindung bei geschlossener Schleife durchgeschaltet. Zur Teilnehmerwahl dient er als die Schleife unterbrechender NSI-Kontakt, indem er über sein Gate G von einer Transistorschaltung gesteuert wird. Es ist dabei vorausgesetzt, daß eine Wähleinrichtung vorliegt, die entsprechende Wählimpulse an einen Mikroprozessor MP liefert, der seinerseits im NSI-Takt eine Steuerspannung (z.B. U1) zur Schleifenunterbrechung freigibt. Diese Steuerspannung kann beispielsweise durch das Kriterium "NSA-Kontakt geschlossen" vom Mikroprozessor angeboten werden.

Zum Schutz der Schaltungsanordnung gegen Überspannungen wird das technologische Prinzip von Transistoren so benutzt, daß sie innerhalb des Funktionsbereiches der Schaltungsanordnung sowohl als Schalter als auch als Begrenzer wirken. Bei dem PNP-Transistor T2 in der Transistorschaltung setzt beispielsweise die Wirkung als Begrenzer dann ein, wenn eine externe Überspannung dessen datenblattmäßig festgelegte Kollektorspannung überschreitet. Dadurch wird der Transistor T2 leitend und über den ohmschen Widerstand R4 ebenso der invers betriebene NPN-Transistor T3.

Dies bedeutet, daß der Transistor T2 die Schaltungsanordnung selbständig in den Sperrzustand schaltet, denn die Gate-Spannung am Längstransistor T1 wird ca. 0 Volt. Damit wird die Schleife bis zum Abklingen der Überspannung stromlos. R2 und R4 sind relativ hochohmig ausgelegt.

Die vorstehend geschilderte Wirkungsweise bezieht sich insbesondere auf Überspannungen auf der Teilnehmerleitung.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung schützt sich auch selbständig gegen Überspannungen innerhalb der Schaltungsanordnung . Ein Längstransistor T1 der aufgezeigten Art darf allgemein bis zu einer Steuerspannung U (GS) (Gate- Source-Spannung) von ca. 20 V betrieben werden. Im normalen Betriebsfall wird die Source-Drain-Strecke bei U (GS) = ca. 3 V niederohmig und erfüllt die Schaltfunktion. Die Betriebsspannung liegt bei U (GS) = 3 V bis 5 V. Steigt diese Spannung an, dann begrenzt die Basis-Emitter-Diode vom Transistor T3 die Spannung U (GS), so daß es über den hochohmigen Anlaufwiderstand R2 nicht zur Zerstörung des Längstransistors kommen kann. Der Transistor T3 dient außerdem noch zur Begrenzung des Schleifenstromes.

Der Schleifenstrom ist abhängig von der Summe des Spannungsabfalles am Transistor T3 und an der Diode D im Verhältnis zum ohmschen Widerstand R1. Der Transistor T3 beschneidet aber bei Überspannung die Gate-Source-Spannung am Längstransistor T1, so daß dieser hochohmiger wird und der Schleifenstrom bleibt auf dem durch R1 bestimmten Wert.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung sehr kostengünstig realisiert werden kann.


Anspruch[de]
  1. Schaltungsanordnung für einen Überspannungsschutz in elektronischen Fernsprechstationen mit Speisung über die zweiadrige Teilnehmerleitung, wobei parallel zu den beiden Adern (a, b) am Eingang der Schaltungsanordnung ein Verpolungsschutz (G2) vorgesehen ist, wobei nach dem Verpolungsschutz (G2) in der einen Ader in Serie ein erster ohmscher Widerstand (R1) und eine als NSI- Kontakt benutzte Source-Drain-Strecke eines Längstransistors (T1) angeordnet ist, wobei der Längstransistor (T1) über eine Transistorschaltung durch Wählimpulse einer Wähleinrichtung angesteuert wird, daß das Gate des Längstransistors über einen zweiten ohmschen Widerstand (R2) mit der anderen Ader verbunden ist und daß die eigentliche Sprechschaltung (SS) der Fernsprechstation parallel zu der Serienschaltung aus dem zweiten ohmschen Widerstand (R2) und der Gate-Drain-Strecke des Längstransistors (T1) geschaltet ist, wobei die eine Ader (c) der Teilnehmerleitung (T1) nach dem Verpolungsschutz (G1) negatives Potential und die andere Ader (d) nach dem Verpolungsschutz (G1) positives Potential führt und die Transistorschaltung aus einem an seiner Basis über einen dritten ohmschen Widerstand (R3) durch NSI-Impulse gesteuerten, über seine Emitter-Kollektorstrecke eine Steuerspannung (U1) liefernden PNP-Transistor (T2) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistorschaltung weiterhin aus einem von der Steuerspannung (U1) über einen vierten ohmschen Widerstand (R4) an seiner Basis gesteuerten, emitterseitig mit dem Gate des Längstransistors (T1) und kollektorseitig mit dem negativen Ausgang des Verpolungsschutzes (G1) verbundenen NPN-Transistors (T3) besteht und daß die Basis des NPN- Transistors (T3) und der Source-Anschluß des Längstransistors (T1) über eine in Sperrichtung gepolte Diode (D) verbunden sind.






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