JPS6320091B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は通信用保安器に関し、特に電子交換機
などの通信装置に使用するに適した通信用保安器
に関する。 従来この種の保安器として、構成の簡単さから
第１図のようなものが使われている。ここで１
１，１１′は炭素避雷器または自復放電管などで
あり、１２，１２′はヒユーズまたは自復ヒート
コイルまたは正抵抗係数サーミスタなどである。 一方被保護機器側の半導体素子化が進むにつれ
て、機器全体の耐電圧の低下と、半導体素子特有
の高速破壊現象が顕在化し、第１図のような保安
器では、性能面で不十分となる欠点がある。 上記欠点を考慮した従来技術として、第２図に
示す方法もある。すなわち第２図において、２
１，２１′は例えば前記自復放電管１１，１１′に
対応し、２２，２２′は例えば前記ヒユーズ１２，
１２′に対応し、２３，２３′は被保護機器に結ば
れる端子を示している。２５，２５′は非線形イ
ンピーダンスを有する半導体素子であり、主とし
てMOV（金属酸化物バリスタ）またはツエナー
ダイオード等が使用される。２４，２４′は電流
制限特性を持たせるための抵抗体として、ヒート
コイルまたはヒユーズ等が用いられる。上記第２
図の構成による保安器では、被保護機器の耐電圧
に合わせた構成要素を設計する、いわゆる耐圧協
調設計が必要となる。すなわち誘導雷等の高エネ
ルギーサージの侵入おいて、被保護機器の端子２
３，２３′の電圧を機器の耐電圧以下に抑制する
ためには、例えば自復放電管２１，２１′が動作
するまで、２５，２５′（例えばMOV）の端子
電圧を該機器の耐電圧以下に保持すると同時に、
抵抗体２４，２４′を流れる電流の電圧降下によ
つて生じる電圧差との和が、２１，２１′（例え
ば自復放電管）の動作開始に十分な値となるよう
に、各要素の特性を選択しなければならない。実
用的な例として被保護機器の耐電圧を350Vとし、
例えば交換機のような被保護機器から送出される
最大電圧を210Vとし、例えばMOV２５，２５′
の特性が第３図で示されるようなものである場
合、第４図のような波形の誘導雷サージに対する
設計諸元は第１表に示す値となる。

【表】 このような設計が可能であれば、線路側より
1KVのピーク電圧をもつ電気サージが内部イン
ピーダンス零の電源として印加されても、被保護
機器端子２３，２３′と大地の間に発生する電圧
を340Vに抑制し、かつ一定時間の動作遅れの後、
２１，２１′（例えば自復放電管）に対し十分に
動作させ得る電圧を印加させることができる。 しかし、この種の保安器が例えば交換器の通信
線に挿入されることから、特性要素としての抵抗
値を上記設計例のように22Ωと大きくすること
は、伝送特性において挿入損失を増大させシステ
ムの性能を劣化させることになる。またこの抵抗
値を低くするには、第２図の２５，２５′におい
て、MOVの寸法の増大などを許容するか、飛躍
的な特性の向上をはからなければならず、またツ
エナーダイオードを使用する場合には、単方向性
素子であることから、使用数量の増大と価格のた
め、小型で安価な高性能保安器を実現することが
困難である欠点を有する。 本発明の目的は、負性抵抗を有する電圧制限素
子と非線型抵抗素子と正抵抗係数サーミスタを使
用し、かつ非線形抵抗素子と正抵抗係数サーミス
タとを熱的に結合させることにより、上記の欠点
を除去し、小型で安価で十分な保護性能を有し、
伝送特性などの装置性能の劣化を生じない高性能
な保安器を提供することにある。 本発明の構成について説明すると、本発明は、
電子交換機などの通信装置に使用される通信用保
安器において、線路側入力端子と接地間に負性抵
抗を有する電圧制限素子が接続され、前記線路側
入力端子と被保護機器側出力端子間に正抵抗係数
サーミスタが接続され、前記被保護機器側出力端
子と接地間に負性抵抗を有する非線形抵抗素子と
が接続され、かつ前記正抵抗係数サーミスタと前
記非線形抵抗素子とが熱的に結合されていること
を特徴とする通信用保安器である。 以下本発明を実施例により図面を参照して説明
する。 第５図は本発明の構成要素の１つである負性抵
抗を有する電圧制限素子の電圧電流特性であり、
このような特性を有するものには、放電現象を利
用した炭素避雷器、自復放電管、SCR等がある。
この種の素子は通常の状態では高抵抗領域にある
が、印加電圧がある大きさ（放電開始電圧）を超
えると、負性抵抗領域を通過して低抵抗領域に遷
移するという特性を有している。 第６図には金属酸化物バリスタ（MOV）を代
表例とする非線形抵抗素子の特性を示す。この種
の素子は負性抵抗領域を持つことなく、ある電圧
（制限電圧）を境に明確な高抵抗領域および明確
な低抵抗領域を有する。このようなものとしては
MOV、ツエナーダイオード等がある。 第７図に正抵抗係数サーミスタの特性を示す。
温度がキユリー温度Tc（およそ200℃以下）を超
えると、抵抗値の大幅な増大がおこる。 第８図はこれらの構成要素を用いた本発明の保
安器の一実施例の外観図を示している。 第９図はこの実施例における回路図である。本
実施例では熱伝導率の良好なAl₂O₃セラミツク基
板３１上に、本発明における非線形抵抗素子の一
例として粉末焼成により作成されたMOV３３お
よび正抵抗係数サーミスタ３４を接近して配置し
熱的結合を実現している。この正抵抗係数サーミ
スタ３４の抵抗値は通信回線の使用時に流れる電
流（交換機ではおよそ20ｍＡ〜200ｍＡが通例で
ある）による自己発熱に対して低抵抗領域にあ
り、かつ所望の伝送特性の得られるような値（例
えば５Ω程度）に選ばれている。この状態で誘導
雷サージが到来した場合に、正抵抗係数サーミス
タ３４に電流が流れ自己発熱するが、これだけで
は十分な速度での温度上昇は得られない。一方
MOV３３にも同一の電流が流れるが、MOV３
３に消費される電力は低抵抗状態の正抵抗係数サ
ーミスタ３４の電力に比し格段に大きいため、急
速に温度上昇を起す。ここでこの温度上昇が熱的
に結合している正抵抗係数サーミスタ３４の温度
も上昇させ、第７図に示すようにキユリー点を超
えて急速な抵抗値上昇を生じさせる。従来技術で
説明したような条件では十分な保護性能を得るた
めに必要な抵抗は22Ω程度であり、低抵抗状態５
Ωのわずか５倍程度で十分であるのに比し、第７
図に示す様に正抵抗係数サーミスタ３４に100倍
の抵抗変化をおこさせるのに必要な温度は、キユ
リー温度に対して、20℃程度の温度上昇があれば
良い。このため通常使用時の動作点をキユリー点
付近におくことにより、高速に抵抗変化を生成す
ることが可能である。一方高抵抗状態の正抵抗係
数サーミスタ３４は自復放電管３２の両端に放電
開始に十分な電圧を与えるため、MOV３３およ
び正抵抗係数サーミスタ３４自身の発熱による自
己破壊以前に放電を開始させることができる。耐
圧協調設計に加え上述のようにセラミツク回路基
板３１を用いて正抵抗係数サーミスタ３４と
MOV３３の良好な熱設計により、通常使用時に
は低抵抗、サージ到来時には高抵抗となるような
特性が実現でき、保護性能と伝送特性の両立が可
能となる。 以上に説明したように、本発明によれば、負性
抵抗を有する電圧制限素子と非線形抵抗素子と正
抵抗係数サーミスタとを使用し、非線形抵抗素子
と正抵抗係数サーミスタとの熱的結合が得られる
ように構成することにより、小型で安価で十分な
保護性能を有し、伝送特性などの装置性能の劣化
を生じない高性能な保安器を実現させる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はいずれも従来技術の保安
器の回路図、第３図は典形的金属酸化物バリスタ
の特性図、第４図は一般的に知られている誘導雷
による電気サージ波のグラフを示す。第５図は本
発明に使用する電圧制限素子の特性図、第６図は
同じく負性抵抗を有する非線形抵抗素子の特性
図、第７図は同じく正抵抗係数サーミスタの特性
図である。第８図は本発明の一実施例の通信機用
保安器の斜視図、第９図はその回路図である。 なお図面に使用した符号はそれぞれ以下のもの
を示す。３１……セラミツク回路基板、３２……
自復性電圧制限素子、３３……MOVなどの負抵
抗係数非線形抵抗素子、３４……正抵抗係数サー
ミスタ、３５……接続用端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電子交換機などの通信装置に使用される通信
   用保安器において、線路側入力端子と接地間に負
   性抵抗を有する電圧制限素子が接続され、前記線
   路側入力端子と被保護機器側出力端子間に正抵抗
   係数サーミスタが接続され、前記被保護機器側出
   力端子と接地間に負性抵抗を有する非線形抵抗素
   子とが接続され、かつ前記正抵抗係数サーミスタ
   と前記非線形抵抗素子とが熱的に結合されている
   ことを特徴とする通信用保安器。