Brevet FR2552604A1 — publié le 19850329

CIRCUIT DE PROTECTION TELEPHONIQUE CONTRE LES PERTURBATIONS ELECTRIQUES La présente invention concerne un circuit de protection téléphonique contre les perturbations électriques destiné à être connecté de part et d'autre d'un interrupteur monté en série avec la ligne téléphonique. Un tel circuit de protection téléphonique est connu, par exemple, du brevet français 2 494 925. Dans ce brevet, le circuit de protection utilise une résistance à coefficient de température positif (CTP) et une varistance (c'est-à-dire une résistance dont la valeur dépend de la tension - VDR), ces deux éléments étant couplés thermiquement l'un à l'autre afin d'améliorer le temps de réponse desdits composants. La résistance CTP connectée en série avec la ligne limite la surintensité, tandis que la varistance connectée en parallèle absorbe les surtensions, I'échauffement de l'une agissant sur l'autre et vice-versa de manière à accélérer la variation de résistance. Toutefois, un tel système présente un certain nombre d'inconvénients: - le temps de réponse de ce composant est loin d'être aussi rapide qu'on pourrait le souhaiter et il n'est pas exclu malgré la présence de ce composant d'observer une destruction partielle ou totale du combiné en cas de surintensité ou surtension sur la ligne résultant, par exemple de la foudre; - du fait de la structure même de ce composant constitué par deux disques accolés, celui-ci présente une capacité parasite importante de l'ordre de plusieurs milliers de picofarads. Le circuit de protection téléphonique selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Dans ce but, ii est caractérisé en ce qu'il comporte une résistance à coefficient de température positif destinée à être insérée entre le fil d'arrivée de la ligne et la borne d'entrée de l'interrupteur, un premier triac auto-amorçable (encore appelé diode SCHOKLEY) connecté en parallèle sur l'interrupteur, entre sa borne d'entrée et sa borne de sortie, et un second triac auto-amorçable connecté entre la borne de sortie de l'interrupteur et le fil de départ de la ligne téléphonique, ledit circuit étant destiné à être connecté en amont de l'installation à protéger, lesdits triacs auto-amorçables comportant une caractéristique couranttension symétrique par rapport à l'origine, située dans les quadrants I et 111, semblable dans chacun desdits quadrants à la caractéristique directe d'une diode à avalanche. Selon un mode préférentiel de réalisation, chaque triac autoamorçable sera constitué par deux diodes à avalanche montées têtes-bêches et dont la chute de tension à l'état conducteur sera très faible ( L'avantage d'un tel circuit est le fait que, outre la protection en courant donné par la résistance à coefficient de température positif CTP vis-à-vis du circuit à protéger, ladite résistance CTP protège également en courant lesdits triacs auto-amorçables. En effet, en cas de surtension aux bornes de la ligne téléphoniques, lesdits triacs deviennent conducteurs provoquant ainsi un courtcircuit entre les deux bornes de la ligne et par conséquent une brusque montée en courant. Lorsque la CTP voit cette montée en courant importante, sa résistance augmente et il suffit de choisir son coefficient de manière telle qu'en cas de court-circuit l'intensité maximum débitée dans la CTP soit compatible avec l'intensité maximale supportée par les triacs auto-amorçables dans leur état conducteur. Dans le cas où il se produirait une très forte surtension, un tel circuit possède également un second avantage. Les triacs autoamorçables étant constitués de couches successives semi-conductrices (en général 4), en cas de dépassement du point de fonctionnement maximum, on constate une volatilisation des jonctions, formant le circuit aux bornes du dispositif à protéger. Par conséquent, même en cas de destruction de ces éléments du circuit due à une trop forte surtension, le terminal abonné est malgré tout protégé. De plus, dans un tel cas, on constate généralement une surintensité trop élevée pour la résistance CTP, ce qui provoque également une volatilisation de ce composant qui devient équivalent à un interrupteur ouvert protégeant ainsi encore mieux le circuit du combiné téléphonique. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation suivants, donnés à titre non limitatif, conjointement avec les figures qui représentent - la figure 1, un schéma de principe d'un circuit selon l'invention, - la figure 2, une courbe caractéristique courant-tension des triacs auto-amorçables utilisés dans le cadre de la présente invention, - la figure 3, un schéma détaillé d'utilisation du circuit de protection selon l'invention pour la protection d'un combiné téléphonique traditionnel. La figure I représente un schérna de principe du circuit selon l'invention. Le circuit à protéger, c'est-àdire le circuit du combiné téléphonique, est connecté entre R et R', tandis que la ligne téléphonique est connectée entre P et P'. Une résistance CTP 9 est connectée entre les points P et Q de la ligne que l'on qualifiera de ligne d'arrivée. L'interrupteur 5 du combiné téléphonique est relié entre les points Q et R, le point Q étant la borne d'entrée de l'interrupteur 5, le point R étant la borne de sortie dudit interrupteur. Sur cette dernière, sont connectées une première extrémité des deux triacs 10 et 11. La seconde extrémité du triac 10 est reliée au point Q tandis que la seconde extrémité du triac 11 est reliée au point S, c'est-à-dire sur la ligne que l'on qualifiera de retour R'P' de la ligne téléphonique.Le sens de connexion des triacs auto-amor çables n'a pas d'importance compte tenu de la symétrie de ces composants. La figure 2 montre une caractéristique courant-tension de ces triacs auto-amorçables. Dans les quadrants I et III (la caracté ristique est symétrique par rapport à l'origine O), on voit que ce type de composant comporte deux tensions d'amorçage (différentes). Entre l'origine O et le point A correspondant à une tension, un premier seuil de tension V1, le courant traversant ce triac est très faible, égal au maximum à 11 soit quelques microamperes en pratique. Pour une tension V1, la résistance interne du composant devient brusquement négative, ce qui déclenche le phénomène d'avalanche et le triac devient ainsi conducteur et la chute de tension entre ces deux bornes devient extrèmement faible d'une valeur V2 (correspondant au point B). Cette tension est de l'ordre du Volt tandis que le courant 12 correspondant au point B est de l'ordre de quelques milliampères. En fonction de la charge en série avec ce triac, le courant traversant celuici augmente jusqu'à la valeur calculée, sans augmentation notable de la chute de tension entre anode et cathode.Le fonctionnement en inverse, c'est-à-dire dans le quadrant III est rigoureusement identique au fonctionnement dans le quadrant I, ce qui rend le composant symétrique quelque soit le signe de la tension appliquée à ces bornes. Une variante simple de réalisation de ce type de composant consiste à disposer, dans le même boîtier par exemple, deux diodes shockley ou diodes à avalanche montées têtes-bêches. Sur la figure 3, est représentée une utilisation du circuit selon l'invention pour la protection d'un combiné téléphonique. L'écouteur est branché aux bornes de la bobine 2 dont le point milieu du primaire est connecté au micro 3 dont l'autre extrémité est reliée au point S à une extrémité du triac 11, une résistance d'équilibrage 4 étant connectée en série entre la partie d'enroulement primaire situé en parallèle sur le micro 3. L'autre extrémité du triac 11 est reliée au point R à l'autre demi enroulement primaire de la bobine 2 ainsi qu'à une première extrémité du triac 10 et à la borne de sortie de l'interrupteur 5 (représenté ici sous forme d'un double interrupteur connecté par ailleurs au point S sur la ligne 21.La seconde extrémité des triacs 10 est reliée au point Q à la borne d'entrée de l'interrupteur 5 ainsi qu'à une première extrémité de la résistance CTP 9 dont la seconde extrémité est reliée au point P à la ligne d'arrivée 20. En parallèle, entre ligne d'arrivée et de départ 21 de la ligne téléphonique, est connecté le circuit de sonnerie schématisé par une capacité 8 et une sonnerie 7. Le fonctionnement du circuit est le suivant: lorsque le combiné 6 est raccroché, I'interrupteur 5 est ouvert. Par conséquent, lorsqu'un signal d'appel de sonnerie est envoyé sur la ligne 20, 21 (avec une tension crête par exemple de l'ordre de 320 volts), la sonnerie s'enclenche jusqu'à ce que l'usager déccroche le combiné 6 fermant l'interrupteur 5. Le fonctionnement du combiné lui-même sur la ligne téléphonique est par ailleurs bien connu et sort du cadre de la présente invention.Le circuit de protection selon Invention composé de la CTP 9 et des deux triacs 10 et 11 fonctionne suivant que l'interrupteur 5 est ouvert et fermé de la manière suivante: - lorsque le combiné est raccroché, l'interrupteur I est ouvert et la protection parallèle du circuit est assurée pour toute tension dépassant la valeur des tensions d'amorçage (V1) additionnée des triacs 10 et 11, soit deux fois V1 (en pratique deux fois 160 volts, c'est-à-dire 320 volts). - lorsque le combiné est déccroché, I'interrupteur I est fermé court-circuitant ainsi le triac 10. La protection parallèle du circuit du combiné connecté entre les points R et S, s'effectue pour toute tension dépassant la valeur de la tension d'amorçage V1 du triac 11, soit dans l'exemple pratique pris ci-dessus 160 volts, permettant ainsi au signal de circuler librement sur la ligne. En cas de surcharge de courant, la résistance CTP 9 placée en série sur la ligne 20 s'échauffe et sa résistance s'accroit limitant ainsi la valeur du courant de surcharge. Par ailleurs, cette résistance CTP 9 permet de protéger les triacs 10 et 11 contre les valeurs excessives de courant qui pourraient se développer dans le circuit en cas de surtension. Ces courants, s'ils se prolongent trop longtemps, détruiraient les triacs 10 et 11, ce qui n'est pas le but recherché. Comme la valeur de résistance CTP croît avec la température, on peut ainsi tolérer une surtension anormale de longue durée, par exemple un contact direct de la ligne téléphonique avec une ligne d'alimentation en tension 220 volts, sans que les triacs 10 et 11 soient endommagés, même après plusieurs minutes de surtension.Toutefois, lorsque la perturbation sur la ligne 20, 21 est d'une rare violence (foudre), le module de protection peut être détruit mais l'installation à protéger reste intacte : on constate en effet une fusion des jonctions des triacs qui se trouvent ainsi en court-circuit définitif. La résistance CTP est, quant à elle, pulvérisée, les contacts sur les électrodes de cette résistance se trouvant dégagés et laissant le circuit ouvert. Dans ces conditions, l'installation des plus connectés se trouve de surcroit protéger par un court-circuit à ces bornes. Pour améliorer encore l'efficacité de fonctionnement d'un tel circuit, il est possible de coupler thermiquement les triacs d'une part et la résistance CTP d'autre part afin que dès qu'on constate une surintensité traversant lesdits triacs, provoquant une très rapide augmentation des jonctions semi conductrices, la chaleur dégagée soit transmise à la résistance CTP de manière à ce que celleci remplisse plus rapidement son role de limiteur d'intensité. REVENDICATIONS 1. Circuit de protection téléphonique contre les perturbations électriques destiné à être connecté de part et d'autre d'un interrupteur (5) monté en série avec la ligne téléphonique (20, 21), caractérisé en ce que le circuit comporte une résistance à coefficient de température positif (9) destinée à être insérée entre le fil d'entrée (20) de la ligne et la borne d'entrée (Q) de l'interrupteur (5), un premier triac (10) auto-amorçable connecté en parallèle sur l'interrupteur (5) entre sa borne d'entrée (Q) et sa borne de sortie (R) et un second triac (11) auto-amorçable connecté entre la borne de sortie (R) de l'interrupteur (5) et le fil de départ (21) de la ligne téléphonique (20, 21), ledit circuit étant connecté en amont de l'installation (1, 2, 3, 4) à protéger, lesdits triacs auto-amorçables (10, 11) comportant une caractéristique courant-tension (1, V) symétrique par rapport à l'origine (O), située dans les quadrants I et III, semblable dans chacun desdits quadrants à la caractéristique directe d'une diode à avalanche. 2. Circuit de protection téléphonique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque triac auto-amorçable (10) est constitué par deux diodes à avalanche montées têtes-bêches, à basse tension directe.