CN105991295A - 一种 u 接口远供馈电电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种U接口远供馈电电路，该电路包括：远供电源模块输出U接口馈电需要的第一预设电压；开关模块包括导通和断开两个状态；取样反馈模块对馈电电流输出端处的馈电电流进行取样，得到电流取样信号，并将电流取样信号转换为取样电压信号输出；比较控制模块用于获得取样电压信号，将取样电压信号与预设电压信号进行比较，输出控制开关模块导通或断开的控制信号；当取样电压信号与预设电压信号的差值在预设范围内时，比较控制模块输出控制开关模块持续导通的第一控制信号；否则，比较控制模块先输出控制开关模块断开的第二控制信号，并在预设时间后再输出控制开关模块导通的第三控制信号，直到取样电压信号与预设信号的差值在预设范围内。

Description

一种U接口远供馈电电路
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种U接口远供馈电电路。
背景技术
目前U接口被广泛应用于电子终端设备产品的连接上，例如ISDN(综合业务数字网)的一种接入接口采用U接口，ISDN的网络终端设备(NT侧)提供此接口与ISDN局端(LT侧)相连，之间传输调制信号。综合业务数字网ISDN的U接口需要提供96V馈电，现有技术中通常采用IC芯片去控制馈电的开关和过流的保护。但是在用IC控制电路时，普遍存在成本较高，通用性差的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种U接口远供馈电电路，解决了使用IC芯片去控制馈电的开关和过流保护时存在的成本高，通用性差的问题，降低了U接口远供馈电电路的成本，且电路简单，通用性强，系统稳定。
为了达到上述目的，本发明实施例提供一种U接口远供馈电电路，连接于系统电源和馈电电流输出端之间，所述U接口远供馈电电路包括：远供电源模块、开关模块、取样反馈模块以及比较控制模块；其中，
所述远供电源模块用于将所述系统电源的输出电压转换为U接口馈电需要的第一预设电压；
所述开关模块连接于所述远供电源模块至所述馈电电流输出端的连接电路上，包括导通和断开两个状态；
所述取样反馈模块用于对所述馈电电流输出端处的馈电电流进行取样，得到电流取样信号，并将所述电流取样信号转换为取样电压信号输出；
所述比较控制模块与所述取样反馈模块连接，用于获得所述取样电压信号，将所述取样电压信号与预设电压信号进行比较，输出控制所述开关模块导通或断开的控制信号；
当所述取样电压信号与所述预设电压信号的差值在一预设范围内时，所述比较控制模块输出控制所述开关模块持续导通的第一控制信号；否则，所述比较控制模块先输出控制所述开关模块断开的第二控制信号，并在一预设时间后再输出控制所述开关模块导通的第三控制信号，直到所述取样电压信号与所述预设信号的差值在所述预设范围内。
其中，所述第二控制信号和所述第三控制信号叠加为一矩形波信号，所述矩形波信号的低电平信号为第二控制信号，所述矩形波信号的高电平信号为第三控制信号。
其中，所述U接口远供馈电电路还包括：
脉冲宽度调制模块，用于产生矩形波信号并输出至所述比较控制模块，所述比较控制模块根据所述矩形波信号的高电平信号或低电平信号输出所述第二控制信号或第三控制信号。
其中，所述U接口远供馈电电路还包括：
与所述远供电源模块的输出端连接的小电源模块，所述小电源模块用于将所述第一预设电压转换为第二预设电压，所述第二预设电压用于为所述取样反馈模块、所述比较控制模块和所述脉冲宽度调制模块供电。
其中，所述比较控制电路包括：第一电阻、第二电阻、第一比较器以及第二比较器；其中，
所述第一电阻的一端与所述第二电阻的一端串联，所述第一电阻的另一端与所述第二预设电压连接，所述第二电阻的另一端与所述第一预设电压的反向电压连接，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点与所述第一比较器的负输入端连接，所述第一比较器的正输入端连接所述取样电压信号；所述第一比较器的输出与所述第二比较器的正输入端连接，所述第二比较器的负输入端连接所述矩形波信号，所述第二比较器输出用于控制所述开关模块导通或断开的控制信号。
其中，所述小电源模块包括：第三电阻、第四电阻、三极管、二级管以及电容；其中，
所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端连接并接地，所述第三电阻的另一端与所述三极管的集电极连接，所述第四电阻的另一端与所述三极管的基电极连接，所述三极管的发射极输出所述第二预设电压，所述三极管的基电极还与所述二极管的负极连接，所述三极管的发射极还与所述电容的一端连接，所述二极管的正极和所述电容的另一端均与所述第一预设电压的反向电压连接。
其中，所述远供电源模块为通用DC转换电路。
其中，所述开关模块为一MOS管。
其中，所述脉冲宽度调制模块为通用555定时电路。
本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：
本发明实施例的U接口远供馈电电路中，通过取样反馈模块对馈电电流进行取样并反馈至比较控制模块进行比较，根据比较结果输出控制开关模块导通或断开的控制信号；当取样电压信号满足设计要求时，开关模块持续导通，馈电电流稳定输出；当取样电压信号过大时，开关模块间歇性通断，断开状态下实现过流保护，导通状态下检测取样电压信号是否满足设计要求，使得该U接口远供馈电电路在实现过流保护的同时能够及时检测线路是否正常，及时输出稳定的馈电电流；该电路结构简单，通用性强且成本低，提高了该电路的使用范围。
附图说明
图1表示本发明实施例的U接口远供馈电电路的基本组成结构示意图；
图2表示本发明实施例的U接口远供馈电电路的小电源模块的具体电路示意图；
图3表示本发明实施例的U接口远供馈电电路的比较控制模块的具体电路示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有技术中U接口远供馈电电路，解决了使用IC芯片去控制馈电的开关和过流保护时存在的成本高，通用性差的问题，提供一种U接口远供馈电电路，通过取样反馈模块对馈电电流进行取样并反馈至比较控制模块进行比较，根据比较结果输出控制开关模块导通或断开的控制信号；当取样电压信号满足设计要求时，开关模块持续导通，馈电电流稳定输出；当取样电压信号过大时，开关模块间歇性通断，断开状态下实现过流保护，导通状态下检测取样电压信号是否满足设计要求，使得该U接口远供馈电电路在实现过流保护的同时能够及时检测线路是否正常，及时输出稳定的馈电电流；该电路结构简单，通用性强且成本低，提高了该电路的使用范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种U接口远供馈电电路，连接于系统电源和馈电电流输出端之间，所述U接口远供馈电电路包括：远供电源模块1、开关模块2、取样反馈模块3以及比较控制模块4；其中，
所述远供电源模块1用于将所述系统电源的输出电压转换为U接口馈电需要的第一预设电压；
所述开关模块2连接于所述远供电源模块1至所述馈电电流输出端的连接电路上，包括导通和断开两个状态；
所述取样反馈模块3用于对所述馈电电流输出端处的馈电电流进行取样，得到电流取样信号，并将所述电流取样信号转换为取样电压信号输出；
所述比较控制模块4与所述取样反馈模块3连接，用于获得所述取样电压信号，将所述取样电压信号与预设电压信号进行比较，输出控制所述开关模块2导通或断开的控制信号；
当所述取样电压信号与所述预设电压信号的差值在一预设范围内时，所述比较控制模块输出控制所述开关模块持续导通的第一控制信号；否则，所述比较控制模块先输出控制所述开关模块断开的第二控制信号，并在一预设时间后再输出控制所述开关模块导通的第三控制信号，直到所述取样电压信号与所述预设信号的差值在所述预设范围内。
本发明的上述实施例中，远供电源模块1主要是将系统电源的输出电压转换为U接口馈电需要的第一预设电压；以应用于综合业务数字网ISDN的U接口馈电需要的96V电压为例，即第一预设电压为96V。在本发明的具体实施例中远供电源模块1可采用通用DC转换电路，输出满足标准要求的稳压源。
开关模块2用于控制馈电电流的输出，在设计上可使用通用的MOS管设计，其他能够实现控制功能的电路在本发明中均适用。具体的，当开关模块2导通时，所述取样反馈模块3输出馈电电流；当开关模块2断开时，所述取样反馈模块3不输出反馈电流。进一步的，开关模块2的导通或断开状态由比较控制模块4输出的控制信号确定，而比较控制模块4输出的控制信号有取样反馈模块3反馈的取样电压信号和预设电压信号共同确定。
具体的控制信号的确定两种情况：情况1，当所述取样电压信号与所述预设电压信号的差值在一预设范围内时，所述比较控制模块输出控制所述开关模块持续导通的第一控制信号；具体实现中，该第一控制信号为一高电平信号，即高电平信号控制所述开关模块2导通；情况2，当所述取样电压信号与所述预设电压信号的差值不在所述预设范围内时，(一般情况为反馈电流过大)，为了防止过大电流损坏终端或负载等设备，比较控制模块4先输出控制开关模块2断开的第二控制信号，该步骤实现了过流保护的功能；但是为了能够及时了解馈电电流是否恢复至合理范围，在一预设时间后比较控制模块4再输出控制开关模块2导通的第三控制信号，开关模块2一导通，立即产生馈电电流，继而比较控制模块4立即获取取样电压信号，并继续根据取样电压信号和预设电压信号的差值确定控制信号，如此重复，直到所述取样电压信号与所述预设信号的差值在所述预设范围内，所述比较控制模块输出控制所述开关模块持续导通的第一控制信号，所述馈电电流稳定输出。
一般情况下发生溃电电流过大的情况不会在很短的时间内解决，所以一般会重复输出第二控制信号和第三控制信号多次，为了更好的输出第二控制信号和第三控制信号，将所述第二控制信号和所述第三控制信号叠加为一矩形波信号；其中，所述矩形波信号的低电平信号为第二控制信号，所述矩形波信号的高电平信号为第三控制信号。
进一步的，为了得到该矩形波信号，本发明实施例还提供一脉冲宽度调制模块5，用于产生矩形波信号并输出至所述比较控制模块4，所述比较控制模块4根据所述矩形波信号的高电平信号或低电平信号输出所述第二控制信号或第三控制信号。该脉冲宽度调制模块5一般采用通用555定时电路实现，但不仅限于此，其他的能够产生特定周期和脉宽比的矩形波信号的电路在本发明实施例中均适用。由于取样反馈模块3、比较控制模块4和脉冲宽度调制模块5均需有一个供电电压，且一般情况下，该类模块的供电电压均较小，不能直接使用远供电源模块1的输出电压进行供电，可以采用一外接电源进行供电，或者利用一与所述远供电源模块1的输出端连接的小电源模块6，所述小电源模块6用于将所述第一预设电压转换为第二预设电压，所述第二预设电压用于为所述取样反馈模块3、所述比较控制模块4和所述脉冲宽度调制模块5供电。
具体的，小电源模块6的具体电路如图2所示，包括：第三电阻R3、第四电阻R4、三极管BJT、二级管D以及电容C；其中，
所述第三电阻R3的一端和所述第四电阻R4的一端连接并接地GND，所述第三电阻R3的另一端与所述三极管R3的集电极连接，所述第四电阻R4的另一端与所述三极管BJT的基电极连接，所述三极管BJT的发射极输出所述第二预设电压，所述三极管BJT的基电极还与所述二极管D的负极连接，所述三极管BJT的发射极还与所述电容C的一端连接，所述二极管D的正极和所述电容C的另一端均与所述第一预设电压的反向电压连接。
进一步的，比较控制模块4的具体电路如图2所示，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一比较器M1以及第二比较器M2；其中，
所述第一电阻R1的一端与所述第二电阻R2的一端串联，所述第一电阻R1的另一端与所述第二预设电压(即所述小电源模块6的输出电压)连接，所述第二电阻R2的另一端与所述第一预设电压的反向电压连接，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的连接点与所述第一比较器M1的负输入端连接，所述第一比较器M1的正输入端连接所述取样电压信号(即所述取样反馈模块3输出的取样电压信号)；所述第一比较器M1的输出与所述第二比较器M2的正输入端连接，所述第二比较器M2的负输入端连接所述矩形波信号(即所述脉冲宽度调制模块的输出信号)，所述第二比较器M2输出用于控制所述开关模块导通或断开的控制信号。
本发明的上述实施例提供的U接口远供馈电电路一般应用于ISDN系统中，下面以ISDN系统为例描述本发明实施例的工作流程：
1.当ISDN系统中的NT终端未接或采用本地电源时，线路无馈电电流，比较控制电路4输出信号使开关模块2处于导通状态，线路输出远供电源模块转换的稳定电压，即第一预设电压，96V；
2.当ISDN系统中的NT终端采用远供馈电时，由于NT启动动作电流较大，取样反馈模块3会输出过流信号，此时比较控制模块4会采用脉冲宽度调制模块5输出的矩形波信号，间歇性的控制开关模块2的导通和断开，使得远供电源模块1间歇性的为取样反馈模块3进行试探性供电；在脉冲宽度调制模块5输出信号为低电平时，线路没有馈电电流输出；在脉冲宽度调制模块5输出信号为高电平时，馈电电路导通，NT终端进行充电，随着NT供电电流逐渐减小并趋于稳定，取样反馈电路输出正常，比较控制电路4转为输出稳定的高电平控制信号(即第一控制信号)，线路馈电电流稳定输出；
3.当线路由于外部故障造成短路等等大电流情景时，其U接口远供馈电电路与上述过大电流的处理方法一致，简单的说，就是通过取样反馈模块3和比较控制模块4保持线路进行持续的试探性供电，用于保护远供电源模块1，同时在线路恢复正常时能够立即实现馈电的正常恢复，保证馈电电流第一时间的稳定正常输出。
本发明实施例提供的低成本、稳定性高和通用性强的ISDU的U接口远供馈电电路能够很好的控制馈电电流的开关和过流的保护。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种U接口远供馈电电路，连接于系统电源和馈电电流输出端之间，其特征在于，所述U接口远供馈电电路包括：远供电源模块、开关模块、取样反馈模块以及比较控制模块；其中，
所述远供电源模块用于将所述系统电源的输出电压转换为U接口馈电需要的第一预设电压；
所述开关模块连接于所述远供电源模块至所述馈电电流输出端的连接电路上，包括导通和断开两个状态；
所述取样反馈模块用于对所述馈电电流输出端处的馈电电流进行取样，得到电流取样信号，并将所述电流取样信号转换为取样电压信号输出；
所述比较控制模块与所述取样反馈模块连接，用于获得所述取样电压信号，将所述取样电压信号与预设电压信号进行比较，输出控制所述开关模块导通或断开的控制信号；
当所述取样电压信号与所述预设电压信号的差值在一预设范围内时，所述比较控制模块输出控制所述开关模块持续导通的第一控制信号；否则，所述比较控制模块先输出控制所述开关模块断开的第二控制信号，并在一预设时间后再输出控制所述开关模块导通的第三控制信号，直到所述取样电压信号与所述预设信号的差值在所述预设范围内。
2.根据权利要求1所述的U接口远供馈电电路，其特征在于，所述第二控制信号和所述第三控制信号叠加为一矩形波信号，所述矩形波信号的低电平信号为第二控制信号，所述矩形波信号的高电平信号为第三控制信号。
3.根据权利要求2所述的U接口远供馈电电路，其特征在于，所述U接口远供馈电电路还包括：
脉冲宽度调制模块，用于产生矩形波信号并输出至所述比较控制模块，所述比较控制模块根据所述矩形波信号的高电平信号或低电平信号输出所述第二控制信号或第三控制信号。
4.根据权利要求3所述的U接口远供馈电电路，其特征在于，所述U接口远供馈电电路还包括：
与所述远供电源模块的输出端连接的小电源模块，所述小电源模块用于将所述第一预设电压转换为第二预设电压，所述第二预设电压用于为所述取样反馈模块、所述比较控制模块和所述脉冲宽度调制模块供电。
5.根据权利要求4所述的U接口远供馈电电路，其特征在于，所述比较控制电路包括：第一电阻、第二电阻、第一比较器以及第二比较器；其中，
所述第一电阻的一端与所述第二电阻的一端串联，所述第一电阻的另一端与所述第二预设电压连接，所述第二电阻的另一端与所述第一预设电压的反向电压连接，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点与所述第一比较器的负输入端连接，所述第一比较器的正输入端连接所述取样电压信号；所述第一比较器的输出与所述第二比较器的正输入端连接，所述第二比较器的负输入端连接所述矩形波信号，所述第二比较器输出用于控制所述开关模块导通或断开的控制信号。
6.根据权利要求4所述的U接口远供馈电电路，其特征在于，所述小电源模块包括：第三电阻、第四电阻、三极管、二级管以及电容；其中，
所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端连接并接地，所述第三电阻的另一端与所述三极管的集电极连接，所述第四电阻的另一端与所述三极管的基电极连接，所述三极管的发射极输出所述第二预设电压，所述三极管的基电极还与所述二极管的负极连接，所述三极管的发射极还与所述电容的一端连接，所述二极管的正极和所述电容的另一端均与所述第一预设电压的反向电压连接。
7.根据权利要求1所述的U接口远供馈电电路，其特征在于，所述远供电源模块为通用DC转换电路。
8.根据权利要求1所述的U接口远供馈电电路，其特征在于，所述开关模块为一MOS管。
9.根据权利要求2所述的U接口远供馈电电路，其特征在于，所述脉冲宽度调制模块为通用555定时电路。
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