JP5348695B2 - 過電圧保護素子の故障検知回路、及び、加入者回路 - Google Patents

Description

本発明は、加入者回路に内蔵される加入者回線用の２次保護回路に関し、特に過電圧保護素子の故障検知に関するものである。

一般に、加入者回線は、加入者回路の外部に設置されたＳＰＤ（Ｓｕｒｇｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ）と称される１次保護回路と、加入者回路に内蔵され過電圧保護素子や正特性サーミスタ、ヒューズなどで構成される２次保護回路によって、雷サージや商用電源など外部から加わる過電圧から保護されている。過電圧保護素子は、一般に、バリスタ、サージサプレッサ、ガスアレスタ、ツェナーダイオードなどが知られている。

従来、加入者回路の過電圧保護素子を運用中に点検するには、特許文献１に示される金属酸化物バリスタのような故障検知端子付きの特殊な部品を開発する方法がある。

また、特許文献２や特許文献３に示される手段のように、非検回路に印加されたサージの回数をカウントする方法がある。

ここで、従来の２次保護回路の例を図２に示す。図２において、給電回路１２は、加入者回線Ｌ１とＬ２を介して電話機１５に給電する。過電圧保護素子Ｚは、加入者回線とＧＮＤ１４の間に挿入され、雷サージなど外部から加入者回線に加わる過電圧から加入者回路１１を保護する。ＣＰＵ１３は、加入者回路１１内部の制御を行う。

実開平０１−１００３９２号公報 特開平０１−３１４９７３号公報 実開平０２−１４６３８４号公報

さて、加入者回路の過電圧保護素子を運用中に点検することにおける問題点は、加入者回路が運用状態であるときに、過電圧保護素子を簡単に点検できないことである。その理由は、特許文献１に示したような故障検知用端子を備えた過電圧保護素子が商品化されていないためである。加入者回路に適用するためには、様々な電気的特性のラインナップを取り揃える必要があり、部品が高価となるため、商品化が困難である。

また、特許文献２や特許文献３に示したように、非検回路に印加されたサージの回数をカウントする方法があるが、この方法では、過電圧保護素子の交換時期の目安を知ることができるが、過電圧保護素子の故障を検知するには至らないためである。

更に、２次的な問題点として、加入者線交換機が火災に至る場合がある。その理由は、過電圧保護素子が短絡故障のまま放置されると、給電回路から電流が流れ込むことにより過電圧保護素子が発熱し、基板が発火する恐れがあるためである。

本発明の目的は、加入者線交換機から加入者回路を抜き取ることなく、簡易的に過電圧保護素子の短絡故障を検出する過電圧保護素子の故障検知回路、及び、それを備えた加入者回路を提供することにある。

本発明の過電圧保護素子の故障検知回路は、加入者回線に接続された過電圧保護素子と、過電圧保護素子とグランドの間に挿入された検知用抵抗と、過電圧保護素子と検知用抵抗の接続点で生じる検知電位が入力されるコンパレータとを備えた過電圧保護素子の故障検知回路であって、コンパレータが、検知電位と予め設定された基準電位とを比較する電位比較手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、加入者線交換機から加入者回路を抜き取ることなく、簡易的に過電圧保護素子の短絡故障を検出することができるという効果を奏する。

本発明に係る実施形態の過電圧保護素子の簡易故障検出回路の構成を示すブロック図である。 従来の加入者回路の２次保護回路の構成例を示すブロック図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の実施形態としての過電圧保護素子の故障検出回路が示されている。

図１において、加入者回路１１に備えられた給電回路１２は、加入者回線Ｌ１と加入者回線Ｌ２にマイナスの電圧を供給している。加入者回線Ｌ１と加入者回線Ｌ２には、加入者回路１１を雷サージなどの過電圧から保護するための過電圧保護素子Ｚが接続され、検知用抵抗ＲＧを介してＧＮＤ１４に接地される。

過電圧保護素子Ｚと検知用抵抗ＲＧの接続点は、コンパレータ１０のプラス入力端子に接続され、コンパレータ１０のマイナス入力端子に接続された基準電位１０ａと比較され、コンパレータ１０の出力をＣＰＵ１３が判定する回路構成とされている。

過電圧保護素子Ｚと検知用抵抗ＲＧの接続点の電位を検知電位Ｖ１とする。基準電位１０ａは、過電圧保護素子Ｚの正常性を判定するため、過電圧保護素子Ｚが短絡故障したときの直接抵抗値に見合ったマイナスの電位とする。ここで、過電圧保護素子の種類が多様であるため、基準電位１０ａの具体的な数値は指定しない。

検知用抵抗ＲＧの抵抗値は、保安アースとして支障が無い程度の十分に小さな値とする。加入者線交換機の接地抵抗は、一般的にＡ種接地（１０Ω以下）が指定されるため、検知用抵抗ＲＧの抵抗値は十分に小さな値が望ましいが、上記基準電位１０ａと同様、過電圧保護素子の種類が多様であるため、数値は指定しない。

以上、詳細に実施形態の構成を記載したが、図１の加入者回路１１とその給電回路１２、ならびに、コンパレータ１０とその基準電位１０ａ、ＣＰＵ１３がどのように実現されるかは、当業者によく知られており、且つ多様であり、本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成は省略する。

次に、図１に示す本実施形態の動作について説明する。加入者回路１１に備えられた過電圧保護素子Ｚが正常である場合は、直流的に十分な高抵抗であり、検知用抵抗ＲＧが十分に低抵抗であるため、検知電位Ｖ１は、ほぼ０ボルトを示し、基準電位１０ａと比較してプラスの電位であるため、コンパレータ１０の出力は、プラスの電位を示す。

加入者回線Ｌ１と加入者回線Ｌ２に、雷サージが印加され、過電圧保護素子Ｚが短絡故障した場合は、過電圧保護素子Ｚの直流抵抗値が小さくなるため、検知電位Ｖ１は給電回路１２から供給される電圧を過電圧保護素子Ｚと検知用抵抗ＲＧで分圧したマイナス電位となる。

検知電位Ｖ１が基準電位１０ａよりマイナスの電位になると、コンパレータ１０の出力は、マイナス電位を示すため、過電圧保護素子Ｚが短絡故障したことをＣＰＵ１３にて判定することが可能となる。

上記実施形態では、過電圧保護素子Ｚの開放故障を検出することができないが、本発明は、過電圧保護素子Ｚの短絡故障を検知することを目的としているため問題とはならない。

また、本実施形態では、コンパレータ１０の出力を解析するＣＰＵが設けられているので、コンパレータ１０の出力が何回、マイナスの電位となったかをカウントすることで、雷サージカウンタとしても応用が可能である。

また、本構成においては、コンパレータ１０のプラス端子とマイナス端子は、互いに接続先を入れ替えた構成であってもよい。コンパレータ１０の出力電位が逆になるだけであり、当業者においては、周知のことである。

本発明の第１の効果は、加入者線交換機から加入者回路基板を抜き取ることなく、過電圧保護素子の短絡故障を簡易的に検知することが可能となる。その理由は、上記に説明したように、検知用抵抗の電位の情報を、コンパレータを介してＣＰＵで取り込むことにより、過電圧保護素子の短絡故障を検知するためである。

また、本発明の第２の効果は、過電圧保護素子の短絡故障したことで引き起こされる火災などの災害を未然に防ぐことが可能となったことである。その理由は、加入者回路が運用中に、過電圧保護素子の短絡故障を検知することが可能であるため、警報の手段を講じることが可能であるためである。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようなにも記載されうるが、以下に限られない。

（付記１）加入者回線に接続された過電圧保護素子と、前記過電圧保護素子とグランドの間に挿入された検知用抵抗と、前記過電圧保護素子と前記検知用抵抗の接続点で生じる検知電位が入力されるコンパレータとを備えた過電圧保護素子の故障検知回路において、前記コンパレータが、前記検知電位と予め設定された基準電位とを比較する電位比較手段を有することを特徴とする過電圧保護素子の故障検知回路。

（付記２）付記１記載の過電圧保護素子の故障検知回路において、前記過電圧保護素子は、異常電圧が加えられたとき、前記グランドへサージ電流を逃がす働きがあることを特徴とする過電圧保護素子の故障検知回路。

（付記３）付記１または２記載の過電圧保護素子の故障検知回路において、前記コンパレータの電位比較手段の結果により、前記過電圧保護素子の短絡故障を判定することを特徴とする過電圧保護素子の故障検知回路。

（付記４）通信機器に対して、加入者回路を介し直流電圧を供給する給電回路と、前記加入者回路に接続された過電圧保護素子と、前記過電圧保護素子とグランドの間に挿入された検知用抵抗と、前記過電圧保護素子と前記検知用抵抗の接続点で生じる検知電位が入力されるコンパレータとを備えた加入者回路において、前記コンパレータが、前記検知電位と予め設定された基準電位とを比較する電位比較手段を有することを特徴とする加入者回路。

（付記５）付記４記載の加入者回路において、前記過電圧保護素子は、異常電圧が加えられたとき、前記グランドへサージ電流を逃がす働きがあることを特徴とする加入者回路。

（付記６）付記４または５記載の加入者回路において、前記コンパレータの電位比較手段の結果により、前記過電圧保護素子の短絡故障を判定することを特徴とする加入者回路。

１０ コンパレータ
１０ａ 基準電位
１１ 加入者回路
１２ 給電回路
１３ ＣＰＵ
１４ ＧＮＤ
１５ 電話機
Ｌ１ 加入者回線（地気側）
Ｌ２ 加入者回線（電池側）
Ｚ 過電圧保護素子
ＲＧ 検知用抵抗
Ｖ１ 検知電位

Claims (6)

1. 加入者回線に接続された過電圧保護素子と、
   前記過電圧保護素子とグランドの間に挿入された検知用抵抗と、
   前記過電圧保護素子と前記検知用抵抗の接続点で生じる検知電位が入力されるコンパレータと、
   一方の端子が前記コンパレータの一方の入力端子と接続され、他方の端子が前記グランドと接続される直流電源と、を備え、
   前記コンパレータが、前記検知電位と予め設定された基準電位とを比較する電位比較手段を有する
   ことを特徴とする過電圧保護素子の故障検知回路。
2. 請求項１記載の過電圧保護素子の故障検知回路において、
   前記過電圧保護素子は、異常電圧が加えられたとき、前記グランドへサージ電流を逃がす働きがある
   ことを特徴とする過電圧保護素子の故障検知回路。
3. 請求項１または２記載の過電圧保護素子の故障検知回路において、
   前記コンパレータの電位比較手段の結果により、前記過電圧保護素子の短絡故障を判定する
   ことを特徴とする過電圧保護素子の故障検知回路。
4. 通信機器に対して、加入者回線を介し直流電圧を供給する給電回路と、
   前記加入者回線に接続された過電圧保護素子と、
   前記過電圧保護素子とグランドの間に挿入された検知用抵抗と、
   前記過電圧保護素子と前記検知用抵抗の接続点で生じる検知電位が入力されるコンパレータと、
   一方の端子が前記コンパレータの一方の入力端子と接続され、他方の端子が前記グランドと接続される直流電源と、を備え、
   前記コンパレータが、前記検知電位と予め設定された基準電位とを比較する電位比較手段を有する
   ことを特徴とする加入者回路。
5. 請求項４記載の加入者回路において、
   前記過電圧保護素子は、異常電圧が加えられたとき、前記グランドへサージ電流を逃がす働きがある
   ことを特徴とする加入者回路。
6. 請求項４または５記載の加入者回路において、
   前記コンパレータの電位比較手段の結果により、前記過電圧保護素子の短絡故障を判定する
   ことを特徴とする加入者回路。

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