Brevet FR2518838A1 — publié le 19830624

Module de protection pour circuits lo Qiques de téléphonie. L'invention est relative de manière générale-aux dispositifs utilisés en téléphonie pour la protection contre les tensions et les courants excessifs, et elle concerné plus précisément un dispositif perfectionné particulièrement adapté à être utilisé en liaison avec des circuits téléphoniques dans lesquels sont incorporés des éléments logiques ou autres circuits transisto- risés. Dans la technique des modules de protection pour la téléphonie, la plupart des spécifications d'essais abordent le problème des transitoires de tensions et d'intensités excessives, des amor- çages en arcs ainsi que des croisements de lignes d'alimentation, en imposant au disjoncteur à franchir des caractéristiques en surtension ayant divers taux de montée à des tensions données. Des valeurs typiques sont 1,2/50, 2/50,-4/40, 4/200, 6/150, 8/20, /50 et 10/1000 pour divers niveaux de courant Avec un taux ou vitesse de montée plus grand, la tension de coupure admise est de manière correspondante plus élevée-pour tenir compte d u t e m p S d'ionisation type des composants à décharges utilisés habituellement, tels que les tubes à décharge et les éclateurs à lame d'air Des taux de montée types peuvent être compris entre 0,1 et 10 microsecondes. Cependant, les circuits de logique transistor-transistor nor- malisés (TTL) et autres circuits similaires peuvent réagir à des signaux aussi brefs que 3 nanosecondes Ainsi, des transi- toires plus longs que 3 nanosecondes risquent de provoquer des erreurs de lecture En outre, la plupart des dispositifs MOS ainsi que de nombreux semi-condfcteurs discrets, en parti- culier les transistors à commutation rapide, sont très vul- nérables à des phénomènes transitoires à taux de montée rapi- de, même pour des niveaux d'énergie aussi faibles que 10 microjoules Etant donné une telle sensibilité, il est clair que les dispositifs protecteurs connus ne sont pas adéquats. Le problème ne peut pas être simplement résolu par la seuledis- position au niveau du tableau ou de la carte de suppresseurs de transitoires à basse tension de blocage ou de forçage La mise à la masse disponible au niveau de la carte n'est pas adéquate pour certains courants importants qui peuvent être conduits par les dispositifs de protection standard sur la baie ou monture principale De tels courants peuvent avoir une durée del O microsecondes à des tensions pouvant aller jus- qu'à 1250 volts, ou plus, et pour des intensités de plusieurs centaines d'ampères. Exposée brièvement, l'invention vise à fournir un circuit de protection comprenant un éclateur à lame d'air ou à tube à décharge, une bobine thermique, un commutateur sensible à la chaleur, et un suppresseur ou filtre de transitoires monté en triangle avec le commutateur à bobine thermique et l'écla- teur Le suppresseur de transitoire a une tension de coupure sensiblement inférieure à celle du tube à décharge ou de la lame d'air, et un temps de réaction plus court de manière cor- respondante Lorsque le front d'onde transitoire de la tension monte, le suppresseur de transitoire bloque la tension mon- tante dès qu'elle atteint la tension de coupure du suppresseur, virtuellement sans retard Ainsi, la tension maximale subie par l'équipement du bureau central est la tension aux bornes du suppresseur La plus grande part du courant est conduite à la masse ou à la terre au niveau de la baie principale Lors- que la tension sur le front d'onde continue de monter, la bo- bine thermique fait chuter le reste de la tension Lorsque la tension appliquée atteint la tension de coupure de l'éclateur, t une nouvelle valeur de forçage ou blocage est appliquée à approximativement 30 volts Si le courant est entretenu, la bobine thermique et le commutateur sensible à la chaleur fonc- tionnent alors de manière normale. Une forme de réalisation de l'invention sera maintenant décri- te, à titre d'exemple, en liaison avec le dessin annexé, dans lequel la figure 1 montre un schéma de circuit électrique d'une forme de réalisation de l'invention; et la figure 2 est un graphique, o le temps est porté en abscis- se et la tension en ordonnée, sur lequel est tracé un front d'onde transitoire type. Le dispositif selon l'invention, indiqué globalement par la référence 10, est connecté-en série à une ligne d'alimenta- tion ll habituelle ayant une extrémité 12 d'installation exté- rieure et une extrémité 13 reliée à l'équipement du bureau cen- tral La ligne ll est connectée à une source de potentiel de la terre 14 grâce à l'interconnexion en triangle d'un éclateur 15, d'un commutateur 16 sensible à la chaleur et d'un suppresseur de transitoire 17 Une bobine thermique 19 commande le commuta- teur 16 sensible à la chaleur et elle est en série avec la li- gne 11, comme cela est bien connu dans l'art. La figure 2 est un graphique qui montre la progression d'un front d'onde transitoire, l'axe des x 25 portant une échelle de temps, qui indique des intervalles d'une nanoseconde en 26 et d'une milliseconde en 27 L'axe des y 28 indique la montée de la tension, y compris-un-premier niveau 29 correspondant à la tension de rupture du suppresseur de transitoire 17, et un second niveau 30 indiquant la tension de rupture de l'écla- teur 15 Bien qu'un clateur du type à tube à décharge soit représenté sur le dessin, le type aussi bien connu qui fait appel à une lame d'air peut lui être substitué pour-assurer une fonction équivalente Le front d'onde montant d'une sur- tension type est indiqué par la référence 31. -^ - 2518838 Lorsque le front d'onde de tension transitoire monte, le suppresseur de transitoire le bloque aussitôt qu'il atteint la tension de coupure du suppresseur, virtuellement sans retard -A partir de ce point, la plus grande part du courant est alors conduite à la terre par le suppresseur de transi- toire Lorsque la tension sur le front d'onde continue de mon- ter, la bobine thermique, dans certaines circonstances, fait -chuter la totalité de la tension résiduelle. Dans le cas de surtensions plus fortes, aussitôt que la ten- sion du front d'onde atteint la tension de coupure de l'écla- teur, un autre blocage a lieu à approximativement 30 volts. Si la surtension tend à se maintenir, la chaleur qui se déve- loppe dans l'éclateur fait fonctionner le commutateur sensi ble à la chaleur, provoquant une mise à la terre permanente. Si la surtension devait être continue, et d'un niveau infé- rieur à la tension d'amorçage normale de l'éclateur, mais supé- rieure à la tension de boupure du suppresseur transitoire, la chute de tension aux bornes de la bobine thermique continuerait de produire-de la chaleur, provoquant finalement la fermeture. du commutateur sensible à la chaieur Ceci est assuré en pla çant une bobine thermique en série avec le suppresseur de tran- sitoire. Enfin, si le courant de surtension est plus élevé que celui que le supresseur de transitoire peut accepter, il est court- circuité en permanence, de sorte que la totalité de la chute de tension se fait aux bornes de la bobine thermique, ce qui accélère le fonctionnement du commutateur sensible à la cha- leur. On voit que grace à la structure proposée, le problème du taux de montée est éliminé, ce qui permet d'assurer la protection de circuits sensibles Etant donné que la sensibilité du sup- presseur de transitoire est bien plus rapide que celle de l'éclateur, il sert à protéger le circuit sous protection con- tre le choc de surtension 'du front d'onde, sans perturber les fonctions normales de l'éclateur et du commutateur sensible à la chall. Z 51883 Revendication. 1 Dispositif de circuit pour la protection contre les sur- tensions et les surintensités, utilisable en liaison avec une ligne téléphonique ( 11) comprenant des composants particuliè- rement sensibles à des taux de montée de tension rapides, ca- ractérisé en ce qu'il comprend une bobine thermique ( 19) mon- tée en série avec le circuit téléphonique, une connexion mul- tiple du circuit téléphonique au potentiel de la terre qui présente, montés en triangle, un éclateur ( 15) à intervalle, un commutateur ( 16) sensible à la chaleur et un suppresseur ( 17) de transitoires, ledit suppresseur de transitoires étant monté en série avec la bobine thermique, le commutateur sen- sible réagissant à la chaleur produite dans la bobine thermi- que et l'éclateur, le suppresseur de transitoires ayant une tension de rupture sensiblement plus basse que celle de l'é- clateur et un temps de réponse sensiblement plus court que celui de i'éclateur.