Devido a moderna e crescente aplicação de semicondutores nos sistemas de telefonia, estes se tornaram vulneráveis à interferências e danos devido a ocorrência de transientes vindos pela linha, tais como: raios, surtos de tensão ou de corrente. A Texas lntruments desenvolveu uma série de supressores capazes de proteger tais sistemas contra esses efeitos. Para evitar mal funcionamento, as características de baixo nível (DC) dos supressores de transientes devem abranger a operação normal dos sistemas de telefonia em uso. Este artigo discute várias configurações de interface de linha de assinantes e como dirigir a seleção dos parâmetros DC.
Este artigo foi escrito em 1991
Desenvolvidos pela Texas Instruments e utilizando a tecnologia "Ion lmplanted Planar”, três faixas de supressores de transientes, TlSP1XX TlSP2XX / TlSP3XX cobrem as mais comuns configurações de interface da linha de assinantes (S.L.I.C.). Aplicações típicas para tais supressores são:
Proteção de cartões de linha de estações centrais de telefonia
Telefones comuns e especiais
Telecomunicações e periféricos de computadores
Máquinas de Telex
Fac-simile
Configurações especiais de interface de linha de assinantes (S.L.I.C.- IC)
Nessas aplicações esses dispositivos proporcionam completa proteção com a supressão de transientes oferecendo proteção "shunt" para sistemas de dois fios (isto é, uma linha).
Os transientes são suprimidos, quer ocorram entre fio e terra ou entre fios.
Deste modo, para a escolha dos parâmetros do TISP tanto as condições entre fio e terra como entre fios devem ser consideradas.
Os supressores possuem invólucros TO-22O de três terminais e os terminais externos, chamados A e B se as condições aos fios da linha e o terminal central, chamado C (comum) ligado à parte metálica do invólucro, é a conexão terra.
Desse modo as tensões entre fio e terra são VA-C e VB-C e a tensão entre fio é VA-B.
Quando em funcionamento o dispositivo deve atender aos seguintes requisitos do sistema.
OPERAÇÃO NORMAL
Tensão: não deve ocorrer recorte das fontes de onda normais
Corrente: baixas fugas
Confiabilidade: deve atender às especificações da concessionária.
SURTOS
Tensão: não deve exceder níveis pré-determinados
Corrente: de sustentação maior que a corrente e linha
Capacidade a surtos: deve atender as especificações da concessionária
Proteção fio a fio e fio a terra
SOLUÇÕES DA TEXAS INSTRUMENTS
Tensão: controle preciso sobre a tensão zener e tensão de ultrapassagem (“Breakover") pelo uso de processo "Ion lmplanted Planar".
Estrutura do Tiristor disparada durante os transientes através do diodo zener.
Corrente: alta corrente de manutenção (”Holding“) evita bloqueios depois que o transiente passou.
Carga: baixas fugas devido ao sistema planar
Surto: estrutura de 4 camadas PNPN para alto surto
Proteção: construção monolítica provê total proteção ao sistema Simples Chip:
Simples invólucro: TO-22O
Proteção completa nos quatro quadrantes.
A figura 1 mostra um circuito básico de uma aplicação típica.
Na figura 2 vemos a representação do circuito equivalente de uma célula (por exemplo, entre :os terminais A e C).
Os principais parâmetros do dispositivo são:
V2 - Tensão de referência: ponto no qual o dispositivo inicia o recorte.
Vso - Tensão de ultrapassagem (Breakover): ponto onde se inicia o CROWBAR',
I1 - Corrente de bloqueio: Corrente CROWBAR
Iif - Corrente de sustentação: O nível de desbloqueio.
lrsP - Pico de pulso de corrente: Condição de transiente induzido porraio.
ITSM - Pico de corrente: Condição de contato a linha AC.
Na figura 3 temos a curva característica tensão/ corrente de um elemento do dispositivo.
Três são as configurações do dispositivo:
Dual, simétrico, tensão de ultrapassagem (Breakover) direta e reversa (TlSP 218 e TlSP 229)
Dual, simétrico, isolado linha a linha (TlSP 318)
Dual, assimétrico, tensão reversa de Breakoven e diodo de condição direta. (TlSP 108)
CURVAS CARACTERÍSTICAS
A figura 4 mostra a característica de fio a terra da série TlSP1 XX de supressores.
Para tensões positivas, o dispositivo possui a característica de um diodo com polarização direta.
A característica negativa é uma tensão gatilhada CROWBAR. Nesta característica são pontos importantes:
lo - Corrente de fuga na tensão de teste de VD.
V2 - Tensão inicial de recorte ou avalanche medida a 1 mA.
leo - Nível pulsado de corrente no qual o dispositivo entra em 'CROWBAR”.
lH - Corrente na qual a ação "CROWBAR” termina.
A figura 5 também mostra a característica de tensão gatilhada “CROWBAR" simétrica, entre fios, do TISP1XX.
Dessa forma, o dispositivo inicia o recorte de tensão A-B e das tensões negativas A-C/ B-C a V2.
Tensões positivas A-C/ B-C são recortados pelo diodo polarizado diretamente.
A figura 5 mostrou a característica simétrica da tensão gatilhada "CROWBAR" da série de supressores TISP2XX. Nos níveis considerados há pouca diferença entre as características A-C / B-C e A-B.
Dessa forma o supressor começa a recortar as tensões A-C/ B-C / A-B no ponto V2.
Na figura 5 podemos ver também a característica simétrica da tensão gatilhada 'CROWBAR' da série TlSP3XX de supressores.
De fato, a seu respeito não há diferença em relação a série TISP2XX. A diferença entre os dois dispositivos ocorre na característica entre fios.
Já a figura 6 mostra que o TISPBXX inicia o recorte 2 X V2.
Embora os supressores monoliticamente integrados num simples chip, o TlSP3XX provê a mesma funcionalidade de dois chips supressores bidirecionais para simples fio, com uma conexão terra comum.
CONDIÇÕES DE TELEFONE NO GANCHO
Quando o telefone está no gancho, sua carga DC de linha é desprezível.
Tipicamente sob essas condições um fio da linha é aterrado e o outro fio é voltado ao potencial de excitação, normalmente cerca de 50 V (bateria da central).
A carga DC de linha sob essas condições é limitada a um valor de corrente que não ativa o circuito DC de detecção de fora de gancho e é preciso cuidado com o supressor pois suas correntes de fuga aumentam com a temperatura e é necessário que essas correntes de fuga não acionam os circuitos de detecção de fora do gancho ou qualquer efeito seja por elas causado.
SELEÇÃO DO SUPRESSOR
Os telefones modernos, equipados com semicondutores apresentam uma variedade de tipos e sistemas, diferindo quanto a S.L.l.C. (interface de linha de assinante), sistema de campainha, presença de bateria ou outra qualquer fonte e também a interconexão da S.L.l.C. e da campainha à linha.
Com isso, dependendo da configuração é necessário a escolha de um ou outro tipo de supressor e mesmo pode variar o local onde se conecta a supressor.
A seguir veremos os circuitos de alguns tipos de aparelhos bem como a indicação do tipo e localização do supressor e notamos que as condições de excitação da campainha é que causam as maiores excursões de tensão em operação normal e será isso que determinará na escolha dos supressores.
Na figura 7 vemos o circuitos do sistema do sistema de campainha tipo “Battery-Backed".
Neste sistema a máxima tensão fio a fio será a mesma que de fio a terra e a série TISP2XX, com sua característica completamente simétrica proporciona a mais efetiva proteção.
A figura 8 mostra a configuração campainha tipo "Groud-Backed" onde a tensão de fio a fio será a soma de tensão da bateria com a tensão de pico máximo da campainha.
Isto exige a escolha da série TISPBXX de supressor por possuir classificação 2 x V2 na divisão A-B.
Na figura 9 vemos a configuração campainha Balanceada, no qual teremos entre fios, A-B, tensões de pico, também iguais a soma da tensão de bateria com a tensão de pico no máximo da campainha, esta situação também exige a aplicação de um supressor da série TISPBXX.
Uma vez que certas implementações do S.L.l.C. com integrado utilizam tecnologia de Cl de média tensão da campainha é aconselhável que se procure proteger efetivamente somente a S.L.l.C. devido às tensões menores.
Na figura 10 vemos uma aplicação desse caso, onde somente a S.L.l.C. recebe o supressor e onde foi escolhido o tipo TlSP1XX que assegura a S.L.l.C., proteção contra tensões positiva através das características de diodo com polarização direta e através do valor de V2 no caso de tensões negativas.
Em operações de pesquisas de falhas ou manutenção preventiva, sinais de teste são aplicados à linha e a S.L.l.C. Se os sinais de tensão aplicada excedem a operação normal do telefone, então esses níveis determinarão V2.
Níveis extremamente altos dos sinais de teste aplicados a linha e correspondentemente altos requisitos de V2 podem conduzir a reduções na adequada proteção do S.L.l.C. .
A CORRENTE DE SUSTENTAÇÃO IH
Quando largos pulsos de transientes aparecem na linha e superam as tensões pré-determinadas, o supressor inicia o recorte.
Nos casos de não diodos, tão logo a corrente no supressor excede leo, ele entra em "CROWBAR", absorvendo a corrente de transiente a baixa tensão.
O supressor somente sairá da situação "CROWBAR", deixando de conduzir, quando a corrente cair abaixo do valor Iii (veja figura 3) e é importante que o supressor se recupere de sua condição tão logo a condição normal de operação do sistema seja restabelecida.
Isso pode ser assegurado fazendo- se lH > loc ao longo de toda a faixa de temperatura de operação do sistema.
Embora a temperatura de junção do supressor aumente como resultado do transiente, ele rapidamente retorna a temperatura ambiente do sistema devido a alta capacidade térmica do invólucro TO-220.
E importante notar que a variação de lH com a temperatura não é linear, mas até cerca de 80°C a variação é de aproximadamente -O,8%/°C. Desse modo, nessa faixa o valor resultante de IH a 25°C pode ser aproximadamente obtido por:
lH = loc/ (1-0,8(TMAx-25) / 100)
CONCLUSÃO
Com isto vimos como proceder para selecionar o tipo de corrente de supressor (TlSP1XX, TISPZXX ou TISPBXX) e também que deve se determinar os principais parâmetros Dc, Io, ÍH, leo e V2.
A informação requerida para isso é a seguinte:
LINHA:
- fugas máximas
- máxima corrente DC de alimentação
SISTEMA:
- faixa de temperatura
- configuração do circuito da campainha
TIPOS DE ACESSO PARA TESTES:
- máximos valores de tensão
TIPO DA S.L.l.C.
- máxima capacidade de tensão negativa (veja na figura 10)
Os exemplos citados neste artigo representam tipos de sistemas presentes no mercado. Sistemas especiais poderão ter valores ligeiramente modificados e através das folhas de dados do fabricante não é difícil selecionar o supressor adequado a cada caso.
