Устройство для защиты от перенапряжений аппаратуры линий связи Советский патент 1988 года по МПК H02H9/04 

O/rT tJffLftJ7

fi arjnapo- тур ев

2 ,

00

О5

о

ьэ

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повьшение надежности защиты путем уменьшения напряжения на защищаемой аппаратуре за счет исключения влияния рабочего сигнала. Импульс перенапряжения в виде продольного напряжения поступает на блок 6 выделения поперечной составляющей, которая возникает за счет разности наводимых на оба провода линии 7 продольных напряжений, а также за счет асимметрии входных цепей защищаемой аппаратуры. При отрицательной полярности импульса перенапряжения срабатывает транзистор 1 и шунтирует вход защищаемой аппаратуры, при положительной полярности импульса перенапряжения срабатывает транзистор 2. Надежность повышается за счет того, что рабочий сигнал является поперечным сигналом и отсутствует на выходах блока 6. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. с о (Л

фие.1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от импульсных перенапряжений аппаратуры систем передачи, устанавливаемой на необслуживаемых и обслуживаемых усилительных пунктах кабельных линий связи.

Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения напряжения на защищаемой аппаратуре за счет исключения влияния рабочего сигнала.

На фиг, 1 показана структурная схема предлагаемого устройства-, на

фиг, 2 и 3 - примеры реализации блока 15 водимых на оба провода линии 7 про- выделения продольной составляющей. дольных напряжений, а также за счет

Устройство содержит первый 1 и второй 2 транзисторы, первьш 3 и второй 4 диоды,

В устройство введены диодная мостовая схема 5 и блок 6 выделения продольной составляющей импульса перенапряжения , входы которого подключены к линии 7 связи, первый и второй защитные выходы - к входам заощщаемой аппаратуры 8, третий защитный выход - к земле, а первый и второй управляющие выходы - к входам введенной мостовой схемы 5, анодньй и катодный

выходы которой соединены с базами со- зо сигналы подаются на входы мостовой

ответственно транзисторов 1 и 2, Коллекторы транзисторов 1 и 2 подключены соответственно к аноду и катоду диодов 3 и 4, вторые выводы которых соединены между собой и подключены к первому защитному выходу блока 6 выделения, а эмиттеры транзисторов - к второму защитному выходу блока 6, причем транзистор 1 имеет р-п-р, - а транзистор 2 п-р-п - проводимость.

Блок 6 вьщеления продольной составляющей импульса перенапряжения (фиг,2) содержит первый 9 и второй 10 дифференциальные трансформаторы, резистор 11 и пару встречно включенных стабилитронов 12,

В частном случае, если защищаемая аппаратура имеет уравновешенньш вход, блок 6 вьщеления (фиг, 3) может быть реализован в виде дифференциального трансформатора 13, резистора 14 и двух пар встречно включенных стабилитронов 15 и 16, соединенных последовательно. При использовании блока 6 в линиях связи с дистанционным питанием между средней точкой дифференциального трансформатора 9 и резистором 11 должен включаться конденсатор

35

схемы 5, через которую поступают на базы шунтирующих транзисторов 1 и 2

На каждом из управляющих выходов блока 6 может появиться сигнал поло жительной либо отрицательной полярности относительно эмиттеров транзи торов 1 и 2 в зависимости от полярности напряжения, наводимого, на про вода линии 7, Благодаря развязывающ 40 мостовой схеме 5 на базу транзистор 1, который имеет р-п-р-проводимость всегда поступает отрицательный отно сительно эмиттера управляющий потен циал, а на базу транзистора 2, который имеет п-р-п-проводимость, - положительньш относительно эмиттера управляющий потенциал.

При отрицательной полярности наведенного напряжения на выходе блок 6 относительно эмиттеров транзисторов 1 и 2 срабатьюает цепь из после довательно соединенных транзистора

1и диода 3 и шунтирует вход защища емой аппаратуры 8, а при положитель ной полярности - цепь из транзистор

2и диода 4, Диоды 3 и 4 защищают транзисторы от напряжений обратной полярности. Величина наводимого нап ряжения , поступающая на вход аппара

45

50

55

Устройство работает следующим образом.

Импульс перенапряжения наводится на один либо на оба провода линии 7 в виде продольного напряжения ( , которое представляет собой положительный либо отрицательньш потенциал между проводом и землей. Продольное напряжение поступает на блок 6 вьщеле ния (фиг, 1), На выходе блока 6 выделения появляется поперечная составляющая импульса перенапряжения U,которая возникает за счет разности наасимметрии входных цепей защищаемой аппаратуры 8, Поперечная составляющая импульса перенапряжения поступает

20 на вход защищаемой аппаратуры, параллельно которой включена схема злект- ронного ключа, содержащая шунтирующие транзисторы 1 и 2, защитные диоды 3 и 4 и диодную мостовую развязывающую

25 схему 5, На первом и втором управляющих выходах блока 6 выделения появляются сигналы, которые формируются из продольной составляющей импульса перенапряжения. Управляющие

5

схемы 5, через которую поступают на базы шунтирующих транзисторов 1 и 2.

На каждом из управляющих выходов блока 6 может появиться сигнал положительной либо отрицательной полярности относительно эмиттеров транзисторов 1 и 2 в зависимости от полярности напряжения, наводимого, на провода линии 7, Благодаря развязывающей 0 мостовой схеме 5 на базу транзистора 1, который имеет р-п-р-проводимость, всегда поступает отрицательный относительно эмиттера управляющий потенциал, а на базу транзистора 2, который имеет п-р-п-проводимость, - положительньш относительно эмиттера управляющий потенциал.

При отрицательной полярности на, веденного напряжения на выходе блока 6 относительно эмиттеров транзисторов 1 и 2 срабатьюает цепь из последовательно соединенных транзистора

1и диода 3 и шунтирует вход защищаемой аппаратуры 8, а при положительной полярности - цепь из транзистора

2и диода 4, Диоды 3 и 4 защищают транзисторы от напряжений обратной полярности. Величина наводимого напряжения , поступающая на вход аппара5

0

5

ледовательно соединенных транзистора и диода в открытом состоянии и не превышает 3-5 В.

Рабочий сигнал, поступающий по линии 7 на вход блока 6, является поперечным сигналом и полностью отсутствует на управляющих выходах блока 6. Таким образом, схема электронного ключа совершенно не реагирует на напряжение рабочего сигнала, независимо от его величины,

Блок 6 выделения продольной составляющей работает следующим образом (фиг. 2).

Продольное напряжение через среднюю точку первого дифференциального трансформатора 9 поступает на последовательную цепь из резистора 11 и пары 12 встречно включенных стабилитронов, которая другим концом соединяется с землей. Резистор 11 служит для ограничения тока в цепи средняя точка - земля, в пара стабилитронов обеспечивает падение напряжения на ней, равное напряжению стабилизации стабилитронов. Каждый стабилитрон из пары 12 обеспечивает падение напряжения соответственно положительной либо отрицательной полярности в зависимости от полярности наведенного напряжения. Рабочий сигнал, поступающий с линии 7 на первичную обмотку трансформатора 9, является по своей структуре поперечным сигналом и в цепи средняя точка - земля отсутствует. Таким образом, падение напряжения на паре 12 стабилитронов возникает только в случае наводимых напря- Q исключить влияние рабочего сигнала жений, имеющих продольный характер. на установку порога срабатывания устСоотвеноственно, напряжение стабилизации стабилитронов возникает только в случае наводимых напряжений, имеющих продольный характер.

Напряжение стабилизации стабилитронов может быть выбрано любым независимо от величины рабочего сигнала, в частности значительно меньше его, что невозможно в прототипе и других аналогах. Параллельно паре 12 стабилитронов включен второй дифференци- альньш трансформатор 10, с помощью которого осуществляется формирование управляющих сигналов для воздействия на транзисторы 1 и 2. Средняя точка дифференциального трансформатора 10 соединена с одним из проводов вторичной обмотки дифференциального транс

соединен с эмиттерами транзисторов 1 и 2„ При этом на каждом из выходов вторичной обмотки дифференциального трансформатора 9, которые являются управляющими выходами блока 6 выделения, может возникнуть сигнал как положительной, так и отрицательной полярности относительно средней точки в зависимости от полярности напряжения на паре 12 стабилитронов. Так, при отрицательной полярности напряжения на стабилитронах на выходе I дифференциального трансформатора 10 присутствует управляющий сигнал отрицательной полярности относительно средней точки, а на выходе 2 - положительной полярности. При положительной полярности напряжения на стабилитроне на выходе I напряжение положительной полярности, на выходе II - отрицательной.

В частном случае5 когда вход защищаемой аппаратуры 8 является уравновешенным (отсутствует ), выполнение блока 6 выделения может быть упрощенным (фиг. 3). В этом случае управляющие сигналы необходимой полярliocTH можно формировать с помощью

двух пар 15 и 16 последовательно включенных стабилитронов 5 точка соединения которых подключена к одному из проводов вторичной обмотки дифференциального трансформатора 13.

Технико-экономический эффект от использования предлагаемого устройства заключается в следующем. Введение новых блоков с их связями позволяет

5

0

5

роиства защиты и соответственно снизить величину наводимого напряжения на входе защищаемой аппаратуры, что в конечном счете приводит к повышению надежности защиты с помощью предлагаемого устройства. Повьшение надежности защиты проявляется также и в том, что предлагаемое устройство работает только от наведенных напряжений и совершенно не реагирует на рабочий сигнал независимо от его величины, что предотвращает возможные ложные сраба- тьшания при скачках уровня рабочего сигнала и соответственно кратковременные перерывы связи.

Формула изобретения 1„ Устройство для защиты от перенапряжений аппаратуры линий связи.

содержащее два транзистора и два диода, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности защиты путем уменьшения напряжения на защищаемой аппаратуре за счет исключения влияния рабочего сигнала, в него введены диодная мостовая схема и блок вьщеления продольной составляющей импульса перенапряжения, входы Q которого подключены к зажимам для подключения к линии связи, первый и второй защитные выходы - к зажимам для подключения к входам защищаемой аппаратуры, третий защитньй выход - 15 к земле, а первый и второй управляющий вькоды - к входам мостовой схемы, анодный и катодный выходы которой соединены с базами-соответственно первого и второго транзисторов, коллек- 0 торы транзисторов подключены соответственно к аноду и катоду диодов, вторые вьшоды которых соединены между собой и подключены к первому защитному выходу блока выделения продоль- 25 ной составляющей импульса перенапряжения , а эмиттеры транзисторов - к второму защитному выходу, причем пер- вьй и второй транзисторы имеют соответственно р-п-р- и п-р-п-проводимос- 30 ти, а блок в.ьщеления продольной составляющей содержит дифференциальный трансформатор и -формирователь разно- полярных сигналов управления, включенньгй через резистор между средней

о5

13670926

точкой первичной обмотки дифференциального трансформатора и землей, причем первый и второй выходы формирователя сигналов управления являются управляющими выходами блока вьщеления продольной составляющей, а третий выход, по отношению к которому формируются разнополярные сигналы управления, подключен к эмиттерам транзисторов,

К 5

ального трансформатора и землей, причем первый и второй выходы формирователя сигналов управления являются управляющими выходами блока вьщеления продольной составляющей, а третий выход, по отношению к которому формируются разнополярные сигналы управления, подключен к эмиттерам транзисторов,

h/

15

I

К схеме S Фиг.З

W

L

М