当电信集成电路(IC)的整合性和复杂性在这几代明显增加时，电子IC的特性反而变得更为脆弱，而电信设备对过电压和过电流所造成的危害也就更为敏感。由于我们对于电信系统的依赖度，以及电信业间的高度竞争，对高可信度的网络设备的需要也就相对提高。
新一代PSTN公共电话网络总机，其设备也同样面临到过电压与过电流所带来的问题，事实上，电信系统一开始启用时就被这些问题所困扰着。传统网络设备的界面很能够应付这类过载窘态，但电子界面却没那么耐用。再者，以往网络保护的目标主要是设定在避免人员受伤和防火方面，而新式的网络保护工作更期待能够达到贵重设备不被损害的保护作业。
电压过大以及电流过大的危害通常是由于突闪雷击所造成，或由临近电源线引起的感应瞬间电流所致，或直接与电源线触及，亦或是由于客户端设备故障所导致。这些危险可能会损及网络设备，或是导致用户和维修人员受到伤害。随着新型电信系统故障维修成本增加，偏远地区无人操作的远程遥控设备的使用频度增加，用户对客服方面的高度期望；这些因素都会使电话用户无法接受这类故障的情形发生。因此，许多电信设备的厂商已转向于加设过载自复型过电流保护组件，例如PPTC自复式电路保护组件，以及信号回授保护组件，例如制压器(thyristor)，以加强设备的安全性与可靠度。
本文在探讨关于电信系统所面临的电力过载问题；典型用以控制此状况的保护方法；Telcordia GR-1089对电磁兼容性和电力安全所作的规范，而该规范项目即控管北美地区电信网络设备在保护组件及设计考量的执行效果；以及ITU-T电信标准化部门所作出的相关建议。

电力过载

电信系统中的过电压及过电流形式发生的电力过载情形，是突闪雷击以及经由交流电源网络交互作用所导致。雷击突波是造成电力过载最常见的原因。电流可能藉由直接或间接方式流入悬吊的电缆线中，或是经由地电流作用而流入埋设地下的电缆线中。电话缆线经常与交流电源系统共享一相或通用埋管线路和接地，感应电流的强弱经常可由tip和ring导体所量测到。当供电系统故障时，这类感应电流就会变得很大。
由于电源故障而发生在电信缆线上的三种电力过载情形：
1.电源错接－当电源线与电话缆线导器发生电力接触时。电源错接会导致大电流流经电话缆线。
2.电源感应－当邻近的电源线因故障或换流转换而负载大电流时，就会发生电力感应的情形。
3.对地电位增加－当电源故障产生大电流或有闪电电击到地面，在故障点和对地点间产生明显的电位差。
电力过载也会以纵向(longitudinal)和金属化(metallic)二种模式发生。纵向模式就是发生在tip和ring与对地电阻不相等的过载情况。纵向过载是较常见的状况，多半发生在电源感应时或电源错接也就是二导体同样处在具危害性的环境中。突闪雷击产生的电感过载也是因为终端设备在信号不平衡环境中的典型纵向模式。
金属化模式即是发生tip和ring之间的过载情形。金属化过载也可以说是网络间信号不平衡的结果，例如当线对的一边设有保护件，而另一边却没有。 保护方法

网络回路的保护技术传统上可以分成初级、二级，甚至是三级保护组件。初级保护组件相对于二级和三级保护件具有更大的蓄能容载量；但是，初级保护件的活化端限值(activation threshold)却不如二级保护组件来得高。图1所示为传统电力接面所驱动的局端用户回路的简略模式，其中可看出各保护组件的配置区。

初级保护是避免在机外发生电性过载的第一阶保护机制。初级保护件一般都属配在局端设备的主配线架内，而且就在结构体的入口处。初级保护试图将所有高于粗估端限值的电力过载从保护设备上转移至可信赖的接地线。初级保护通常是属于电信公司的财产，而且初级保护件的规范让电信公司对其客户能够提出基本程度保护的保证。初级保护组件一定含有过电压保护组件，有时也配有过电流保护组件。
二次保护电路处理一次保护线路处理过后残余的过载电流或电压，二次保护电路通常安装于需要被保护的设备上，同时这种保护处理是制造商的责任，其要求条件则视规范及消费者需求而定。
二级保护则通常会同时包含过电压保护组件和限流器。过电压保护是避免发生电击伤害和设备损害时的必要手段。限流器则是避免电线和过电压保护组件受损的必要组件。除此之外，限流器可用于调和初级与二级过电压保护件之间的运作，因此二级保护件通常使用在端限值较初级保护为低的情况下。

管理北美地区PSTN设备的标准

Telecordia科技，也就是过去的Bellcore，建立了GR-1089的标准和可能出现在北美地区PSTN系统上电力过载的其它相关文件。通过该项测试标准的设备就代表其在PSTN上的运作符合要求为之可期，甚至符合先前所提到的各项电性过载问题。表1所列为GR-1089的需求。

保护组件

保护组件通常指限流器和限压器。在保护设备发生交流电感电和电源故障时，限流器最为重要，特别是当热能可能造成的火灾危害，或是对热感组件造成的损害。限压器可用以防止组件或系统绝缘体的介电崩溃，因为这些情形会造成高电流、弧光和其它的潜在危害。限流器可以是一个电阻、保险丝或是PPTC自复式电路保护组件来达成。电阻很少成为一种可行的解决方案，因为所需的是一个高电力的昂贵电阻器。经过特别设计后的保险丝也许可行，但是对于烦人的失常问题很敏感，而且在每一次故障发生后都得进行更换。除此之外，避雷保险丝一般都较PPTC自复式电路保护组件能容蓄更大的电流，所以会让造成故障的大电流通过。
最佳的解决方案就使一种自动（主动）组件，如Raychem电路保护的PolySwitch PPTC自复式电路保护组件，这项产品在正常状况下电阻小，而在异常时电阻就会变大。这类产品属于自复型组件，因为该组件在故障及危险电源排除后便可自动回复至正常操作状态下。
过电压防护件包括金属氧化突波吸收器(Metal Oxide Varistor, MOV)，稳压二极管(TVS)和制压体。插件式金属氧化突波吸收器(MOV)及其表面隆起处(有时称为多层突波吸收器，MLV)是制压器，这是成本最低的选替方案。然而，由于该组件的电容相对较大，可能不适用于高速数据传输电缆线。TVS二极管也是制电组件的一种，电容一般也较MOV为低，因此提供了另一种较佳的选择性。过电压突波保护组件，如Raychem电路保护的SiBar属于电流折回式组件，价格适中，品质优于MOV和二极管，且提供最佳的保护层级。它们激活时的低电压也考虑到形状因子较小的组件，减少对贵重PC板的处理。制压体的低电容也使其适用于高速传输电缆线上。

保护设计的范例

图2所示为一张集线卡(line-card)，设计为电子网络界面和内建二级保护件。界面由一个具有回路平衡特性的SLIC(用户回路界面线缆)芯片提供。回路平衡特性在tip和ring中需要一个电流感测电阻以达成运作。二级保护在tip和ring线路和一个应用tip对地及ring对地的二级过电压限制器上同时都含有一串联的过流限制器。在这项应用中，三级过电压组件也被建议使用在tip和ring线路上，以提供对抗金属性突波更佳的保护性。

PPTC可以满足GR-1089在电源感应和电源错接方面的要求，又能提供自复保护的功能。制压体在没有额外串联阻抗下，可以达到GR-1089对闪电雷击的保护要求。以这个例子来说，二级保护是由一SiBarSC的串联闸所提供，此串联闸能提供高度的蓄能容载量、充分的电压保护规格、闭路下的低耗电功率、低电容和小体积。过电流保护件是PolySwitch的组件，当设计上使用到PolySwitch TR600或是TS600等组件，如果线路要达到GR-1089第一阶，突波3级的突闪雷击测试时，需要选用10欧姆2瓦特的电阻(即图2中标示为Ropt的电阻)。然而，如果规格锁定为第一阶，突波1级和2级的测试，则10欧姆的电阻Ropt就可省去不用。
电流感测电阻是回授电路中所有电阻的总值，在这个例子中就代表回授电阻Rf，即TR600或是TS600组件的电阻值，以及线路中的其它电阻例如Ropt等的电阻总合。要求的电流感测电阻值典型为100欧姆。假设TR600-160的正常电阻值为8欧姆，回授电阻Rf在这个情形下就是92欧姆。由于二级保护件可保护Rf，Rf就不须要达到GR-1089的突闪雷击要求。反之，它只需要能够达到限流器I2t的可放通量即可。PPTC的使用一般会导致I2t的可放能量低于使用与等效电阻相当的保险丝。所以，在这些应用中就可以使用体积小而价格不高的电阻器。

交互保护

当电源感电和电源错接时造成交流电压超过制压体的崩电压，而此时过电流保护器将可对制压体产生保护作用。Bellcore测试中如第一阶，测试3和测试4都是这种情况的范例。为了避免制压体在一开始时就遭受到损坏，协调电压保护器的延时跳脱(time-to-trip)执行效果和制压体的延时损坏(time-to-damage)特性是相当重要的，如此以确保过电压保护器会在制压体受损前就先起作用。

国际标准

虽然GR-1089符合北美地区的接受标准，但全球网络交换机和发送器设备的厂家仍有其它部分必须达到由ITU-T(即国际电信联会的电信准化部门)所建议的要求。
今年二月，ITU-T的会议通过一项新的建议案，其大意如下：

K44建立一套基本的测试方法和准则，以提供网络业者和厂商当电信设备遇到过电压和过电流时产生的阻抗性而用。此建议为一项通用的建议案，并非为特定的测试级数或是某些设备的特殊合格准则而订定。适用的测试级数和测试点都合列在具体的产品系列建议书中(K20、K21、K45)。
K20电信设备安装在一电信中心的具体阻抗要求和测试程序。
K21电信设备安装在一客户基地台上的具体阻抗要求和测试程序。
K45电信设备安装在一电信中心与一客户基地台间的具体阻抗要求和测试程序。
无论按K20、K21或是K45的建议都是根据被租用设备所处地区的接地型式而定。与K20、K21和K45设备相关的接地建议，分别就是K27、K31和K35。新的建议项目包括突闪雷击、电源感电和电源接触测试。他们同时也涵括了"基础"和"进阶"级的测试，并配合选测的电源电感更高级数和一项突闪雷击的交互测试。自复型的保护则必需达到进阶级的电源接触测试。
图3所示为一被厂商所使用的典型的保护系统，用以达到ITU-T中K20的要求。制压体保护敏感的电子组件，避免受到瞬间过电压的损害，包括突闪雷击的瞬变现象。线路中的电阻用于在达成电话稳态电流的调节。当电源接触发生使其电压低于制压体的电流折回电压时，就需要额定电压250V的PPTC自复式电路保护组件提供电流限制的功能。除此之外，只要发生电压超过制压体的电流折回电压时，PPTC自复式电路保护组件的电阻即对电流形成限制。
当一个PPTC自复式电路保护组件被安设在线路中，它便提供了二项重要的好处。首先，它可以避免电阻发生过热现象。当DC有漏电电流（在200毫安到1安培之间）如果此时没有过电流保护设计，这些电阻器并不会熔断。它们一般都会过热而导致电路板发生可怕的损坏情形。
其次，网络设备厂商和网络通信业者必须提供可靠的电信服务，将系统价值的损失和维修成本降低至最小化。如果使用非自复式过电保护组件，即使在排除过电流造成的故障之后，电路也将会无法运作，此时就必须派遣技术服务员到场更换集线卡或用户的终端。如果使用了PPTC自复式电路保护组件，电路就会重激活，并恢复电话服务而不需要修复或服务通知。

结语

PPTC自复式电路保护组件和制压体有助于电信设备的制造商达成ITU对K系列和Telcordia GR-1089的建议要求。PPTC自复式电路保护组件通用于全球，在中央局端的交换机设备、数字用回路载波机、初级保护模块、客户端保护设备、PBXs，以及用户设备中的过电流保护组件。许多较新的技术，如ADSL调制解调器、T1连发器和ISDN回路也都利用PPTC自复式电路保护组件作为电路保护用。它具有可恢复功能、体积小和低电阻的特性都使其常被建议在这些方面应用。
制压体是设计用以帮助厂商达到ITU和Telcordia对突闪雷击和过电压保护的要求。制压体的主要优点在于其形状因子小、在线时的低耗电功率和精准的制电压特性。而其电容量低也是使用在高传输电缆的原因。