DE3928743C2 - Schaltungsanordnug für einen Überspannungsschutz in elektronischen Fernsprechstationen - Google Patents

Description

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 Schaltungsan­ ordnung ein Verpolungsschutz vorgesehen ist, wobei nach dem Verpolungsschutz in der einen Ader in Serie ein erster ohm­ scher 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 Wider­ stand mit der anderen Ader verbunden ist und daß die eigent­ liche 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-Kollektor­ strecke eine Steuerspannung liefernden PNP-Transistor besteht.

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

Dort ist ebenfalls ein Längstransistor als NSI-Schalter vor­ gesehen. 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 Über­ spannungen innerhalb der Schaltungsanordnung sind Zenerdioden vorgesehen.

Gegenüber dem Stand der Technik soll die Aufgabe der Erfin­ dung nun darin bestehen, daß eine vorgenannte Schaltungs­ anordnung 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 Schaltungsanord­ nung sowohl gegen Überspannungen auf der Teilnehmerleitung als auch gegen Überspannungen im Verbraucher selbst geschützt ist, wobei auf Zenerdioden und leistungsverbrauchende Vorwider­ stände 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, Transi­ storen T1 bis T3, ohmsche Widerstände R1 bis R4 und eine Diode D.

Die Funktion der Schaltungsanordnung wird nachstehend er­ läutert.

Es wird davon ausgegangen, daß über die Teilnehmerleitung TL (a/b-Adern) eine Speisegleichspannung anliegt. Um die Fern­ sprechstation gegen hohe Überspannungen auf der Teilnehmer­ leitung (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 Vierweggleichrich­ ter ausgebildeter Verpolungsschutz G1 angeordnet, dessen Aus­ gangsleitung c negatives und dessen Ausgangsleitung d posi­ tives 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 durchge­ schaltet. Zur Teilnehmerwahl dient er als die Schleife unterbrechender NSI-Kontakt, indem er über sein Gate G von einer Transistorschaltung gesteuert wird. Es ist dabei vor­ ausgesetzt, daß eine Wähleinrichtung vorliegt, die entsprechen­ de Wählimpulse an einen Mikroprozessor MP liefert, der sei­ nerseits im NSI-Takt eine Steuerspannung (z.B. U1) zur Schlei­ fenunterbrechung freigibt. Diese Steuerspannung kann bei­ spielsweise 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 Schaltungsan­ ordnung 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 ins­ besondere auf Überspannungen auf der Teilnehmerleitung.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung schützt sich auch selbständig gegen Überspannungen innerhalb der Schaltungs­ anordnung . 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 Betriebs­ spannung 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 Anlauf­ widerstand R2 nicht zur Zerstörung des Längstransistors kommen kann. Der Transistor T3 dient außerdem noch zur Be­ grenzung des Schleifenstromes.

Der Schleifenstrom ist abhängig von der Summe des Spannungs­ abfalles 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 Längs­ transistor T1, so daß dieser hochohmiger wird und der Schlei­ fenstrom bleibt auf dem durch R1 bestimmten Wert.

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

Claims (1)

1. Schaltungsanordnung für einen Überspannungsschutz in elektro­ nischen Fernsprechstationen mit Speisung über die zweiadrige Teilnehmerleitung, wobei parallel zu den beiden Adern (a, b) am Eingang der Schaltungsanordnung ein Verpolungsschutz (G2) vorge­ sehen 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 Transi­ storschaltung durch Wählimpulse einer Wähleinrichtung ange­ steuert 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 Fernsprech­ station parallel zu der Serienschaltung aus dem zweiten ohmschen Widerstand (R2) und der Gate-Drain-Strecke des Längs­ transistors (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 Steuer­ spannung (U1) liefernden PNP-Transistor (T2) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistorschaltung weiterhin aus einem von der Steuerspannung (U1) über einen vierten ohmschen Wider­ stand (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 Längstransi­ stors (T1) über eine in Sperrichtung gepolte Diode (D) ver­ bunden sind.