CN1083204C - 供给电压切换设备 - Google Patents

Abstract

依赖于负载对改变电压的要求，在不同的供给电压(VB1，VB2，VB3)之间自动切换负载(2)的设备，它包括若干的模拟系列调节器(5，6，7)。系列调节器的供给电压连接端(11，12，13)被连接到各自的一个上述供给电压(VB1，VB2，VB3)，同时，系列调节器的输出端对应于各自的以一个并且相同的方向流入/流出负载(2)的传导电流被连接到负载(2)。为了响应负载对电压的要求，系列调节器的参考电压输入端(14，15，16)以这样的方式被提供独立的参考电压(VR1，VR2，VR3)，即与绝对值较大的供给电压连接的系列调节器比与绝对值较小的供给电压连接的系列调节器适合被提供一个绝对值较小的参考电压并且力求在它的输出端输出一个输出电压，它与连接了一个具有较小绝对值的供给电压的系列调节器所力求的输出电压相比具有较小绝对值。

Description

供给电压切换设备

技术领域

本发明涉及一种设备，它用作在不同的供给电压间为响应负载改变电压的要求自动切换负载。

发明背景

用户线路接口电路(SLIC)用于提供双线电路，它具有一馈电特性，即使线路电压以及线路电流成为线路负载的功能。

当线路开路时，它提供最大的电压而同时电流为零。对于SLIC的功能，它必须访问一供给电压，这个供给电压比所需的线电压略高。

当线路闭合时，即当线路被加载时，线路电压将下降而线路电流将增加，这将依赖于线路和负载的电阻总和。

供给电压与线电压的差将施加到其中有线路电流流过的SLIC的两端。这将导致在SLIC中的功率消耗。

在SLIC中的功率消耗当短线路时最高，即当线路和负载的总电阻为低时。

在许多情况下，在SLIC中接受功率损耗，在某一情况下，为了保持低的最大功率损耗，在每条线路上可利用一个DC/DC转换器。为了适应目前的线路负载，连续控制各自转换器的输出电压。然而，利用这样的转换器导致干扰辐射并且提高了电路的复杂性的不利情况。

通过对众多不同供给电压的接入，在SLIC中的功率损耗是通过对供给电压的切换来降低的，这时供给电压具有最低足够的绝对值。

为了提供一适合的供给电压，利用一个开关是已知的。然而，这种解决办法要求在不同电压间的切换判定级别具有某种滞后作用，以致在任何时间开关仅向后或向前切换的情况下不被终止。另外，不同电压间切换导致用于驱动SLIC放大器的供给电压步进方式的改变，这将引起干扰。

本发明的简要介绍

本发明的目的是提供一种供给电压切换设备，它不具有上述的不利之处，并且把具有改变电压要求的负载中的功率损耗降到最低。

此目的通过按照本发明的设备实现，此设备相应于负载改变电压的要求用于在不同的供给电压间自动切换一个负载。其中，设备主要包括若干个模拟系列调节器，它的供给电压连接端被连接到各自的一个上述的供给电压，它的输出端以一个并且相同的方向对应于各自的流入/流出负载的传导电流被连接到负载，为了响应负载对电压的要求，系列调节器的参考电压输入端以这样方式被提供独立的参考电压，即与绝对值较大的供给电压连接的系列调节器比与绝对值较小的供给电压连接的系列调节器适合被提供一个绝对值较小的参考电压，并且以此力求在它的输出端输出一个输出电压，其与连接了一个具有较小绝对值的供给电压的系列调节器所力求输出的输出电压相比具有较小绝对值。

附图的简要说明

以下根据附图对本发明作详细说明，其中，唯一附图在负载处以示意表明的SLIC形式介绍了按照本发明的设备。

参考实施例

图中，1总体表示一设备，它为了响应负载改变电压的要求，在不同供给电压的预定数目间自动切换负载。

在实施例中示出，负载包括一个以简图介绍的SLIC2，它具有两个输出放大器3和4，它们用于提供具有两条线A和B的用户线路，在另一端它和用户站L相连。

SLIC2被连接在地G和按照本发明的切换设备1之间。

在实施例中指出，切换设备1包括三个模拟系列调节器5、6和7，但如同用虚线表示的可以有多于三个的系列调节器。当然，应该指出也许有可能少于三个系列调节器。系列调节器5、6和7的输出端和SLIC2相连，并且适合分别地以一个并且相同方向到/从SLIC2传导电流。如实施例中所示，这种功能分别通过二极管8、9和10来表示。

每个系列调节器5、6和7都分别具有一个供给电压连接端11、12和13，分别与单独的供给电压VB1，VB2和VB3相连。

VB3是具有最大绝对值的供给电压。在本实施例中，VB3被假定为-48V，即等于电池电压，在这种情况下，供给电压VB2和VB1的绝对值预定低于供给电压VB3，并且例如分别为-30V和-15V。

另外，每个系列调节器5、6和7各自具有一个参考电压输入端14、15和16。在本实施例中，分别被提供一个单独的负参考电压VR1、VR2和VR3，以便响应SLIC2的负电压要求。

在实施例中指出，VR3与理想的负SLIC电压一致，然而，参考电压VR2和VR1与绝对值预定大于VR3的电压一致，例如VR2＝VR3-0.5和VR1＝VR3-1.0V，如在图中用电池组简图所示一样。这样VR2比VR3更负，然而VR1比使用了负电压的实施例中的VR3和VR2二者更负。

因此，根据本发明，具有较大绝对值的供给电压的系列调节器被提供了一个与具有较小绝对值的供给电压连接的系列调节且相比较小绝对值的参考电压。

在实施例中指出，与具有最大绝对值的供给电压VR3相连的系列调节器7，力求在它的输出端输出一个到SLIC2的输出电压。与其它的系列调节器5和6所力求输出的输出电压相比，具有低的绝对值。与具有次最大绝对值的供给电压VB2相连的系列调节器6，在它的输出端力求输出一个到SLIC2的输出电压，它的绝对值是其它系列调节器5和7力求输出的输出电压中次最小的。以相应的方式，在实施例中所示的系列调节器5，与具有供给电压VB1、VB2和VB3中最低绝对值的供给电压VB1相连，在它的输出端将力求输出一个到SLIC2的输出电压，与其它系列调节器6和7力求输出的输出电压相比，它的绝对值较大。

在这个连接中，应当注意一个系列调节器，当然在其输出端不能输出一个电压，这个电压超过提供给它的供给电压连接端的供给电压。

从下面的例子明显看出，SLIC2的输出放大器将因此通过按照本发明的切换设备1的方法被提供了不同的供给电压VB1、VB2和VB3。来自实施例中所示的SLIC2的电流自动流向具有最低的足够绝对值的供给电压。因此，在SLIC2中的功率损耗最小。

这样，来自SLIC2的电流将在系列调节器5、6和7间变换方向，以致于对于每个输出电压来说，电流将流过给出最低功率损耗的系列调节器。

从下面的例子可以明显看出，当从一个系列调节器向其它的系列调节器传送时，存在一个窄的电压范围，在这个电压范围内，两系列调节器同时被导通。因此，将得到一个持续传送，并且实际上将因此不出现干扰。

根据本发明，从切换设备1到SLIC2的输出电压可通过箝位二极管17箝位，以便选择绝对值低于供给电压VB1、VB2和VB3的电压VB4。如果SLIC2二端的电压的理想值，即参考电压VR3，低于电压VB4，来自SLIC2的电流将流过箝位二极管17，并且到SLIC2的输入电压将被箝位，即锁定在VB4。

在这个连接中，应当指出按照本发明的供给电压切换设备，在它的最简形式(没有指出)中，仅包括一个系列调节器和一个箝位二极管。在这种情况下，仅有两个供给电压被切换到SLIC。

下面将参考SLIC2四种不同的电压要求，对切换设备的功能作更详细介绍。

象上面一样，假设VB3＝-48V，VB2＝-30V和VB1＝-15V。

如上所述，供给电压VB4的绝对值低于供给电压VB1、VB2和VB3的绝对值。鉴于这个情况，假设VB4＝-10V。

从上面也可看出，参考电压VR3等于SLIC所要求的理想的电压值。同时在本实施例中参考电压VR2＝VR3-0.5V和VR1＝VR3-1.0V。

例(1)假设SLIC2所要求的电压为-8V，即，VR3＝-8V。

根据以上内容得出，VR2＝-8.5V，VR1＝-9V。

在系列调节器7、6和5的输出端上的电压，即二极管10、9和8各自负极上的电压因而将分别为-8V、-8.5V和-9V。

箝位二极管17负极上的电压永远为VB4，即为-10V。

在本例中，负极处于最低电压的箝位二极管将为正向偏压。同时，所有的二极管8、9和10将为反向偏压。为切换设备1、箝位二极管17的阳极和SLIC2共有的互连点的电压因此为-10V，并且来自SLIC2的电流将必然流过正向偏压的箝位二极管17到达VB4。因此，任一个系列调节器5、6和7都不传导任何电流。

在本例中，SLIC2两端的电压将为10V。如果既无切换设备1也无箝位二极管17存在，SLIC2的供给电压应为-48V，因而，经过SLIC2的电压差为48，它当然将引起SLIC2中相当高的功率损耗。

例(2)假设SLIC2所要求的电压变为-12V即VR3＝-12V。

根据以上内容得出，VR2＝-12.5V和VR1＝-13V

在系列调节器7、6和5输出端上的电压，即二极管10、9和8各自负极上的电压因而将分别为-12V、-12.5V和-13V。

箝位二极管17负极上的电压仍永远为-10V。

现在最低电压被加到二极管8的负极，它必然变为正向偏压，同时所有的二极管17、9和10变为反向偏压。为切换设备1、箝位二极管17的阳极和SLIC2共有的互连点的电压因而将为-13V，因此，来自SLIC2的电流将必然流经二极管8到达VB1。

因此，在这种情况下，一种单独的系列调节器，即系列调节器5传导电流。

通过要求电压从-8V到-12V的改变，供给电压的供给将因此从VB4转换到VB1。

在本例中，经过SLIC2的电压差将为13V，而经过系列调节器5的电压差将为2V。

在这种情况下，来自SLIC2的电流也将流到具有最低足够绝对值的供给电压，即VB1＝-15V。

例(3)假设SLIC2所要求的电压变为-14.5V，即VR3＝-14.5V。

得出VR2＝-15V和VR1＝-15.5V。

在系列调节器7和6输出端上的电压，即二极管10和9的负极上的电压因而将分别为-14.5V和-15V，同时力求输出-15.5V的系列调节器5，在它的输出端不能输出大于-15V的电压，即供给电压VB1。这样二极管8的负极电压将为-15V，即与二极管9的负极电压一样。

箝位二极管17的负极电压仍永远为-10V。

现在二极管8和9的负极都分别处于最低值，这些二极管必然变为正向偏压，同时二极管17和10都变为反向偏压。

因此，为切换设备1、箝位二极管的阳极和SLIC2共有的互连点的电压将为-15V。

在这种情况下，来自SLIC2的电流必然在二极管8和9之间分开并将流向VB1和VB2。

这样，在本例中，两个系列调节器8和9都将传导电流。

通过要求电压从-12V到-14.5V的改变，供给电压的供给将从VB1转换到VB1+VB2。

例(4)假设SLIC2的要求电压变为-35V，即VR3＝-35V。

得出VR2＝-35.5V和VR1＝-36V。

系列调节器7输出端的电压，即在二极管10的负极的电压将为-35V。

系列调节器6在它的输出端，即在二极管9的负极力求输出-35.5V。但是它不能输出大于-30V的电压，即VB2，在二极管9负极的电压必然将为-30V。

系列调节器5在它的输出端，即在二极管8的负极力求输出-36V，但是它不能输出大于-15V的电压，即VB1，在二极管8负极的电压必然将为-15V。

箝位二极管17负极的电压仍永远为-10V。

这样，在本例子中，负极处于最低电压的二极管10将处于正向偏压，同时所有二极管17、8和9变为反向偏压。为切换设备1、箝位二极管17的阳极和SLIC2共有的互连点的电压将因此为-35V。来自SLIC2的电流将流经二极管10到达VB3。

这样，仅系列调节器7将传导来自SLIC2的电流。

在本例中，经过SLIC2的电压差将为35V，同时，穿过系列调节器7的电压差将为13V。

这样，要求电压从-14.5V改变到-35V将引起供给电压从VB1+VB2转换到VB3。

正如从上面例子看出的，在SLIC2的功率损耗与-48V的供给电压恒定提供到SLIC2的两端的情况相比，通过按照本发明的切换设备必然减少。

同样对任何一个技术人员都是显而易见的，甚至如果按照本发明的设备被描述成与要求负的供给电压的负载连接，它将完全等同于操作需要正供给电压的负载，即电流流到负载。这种情况下，参考电压VR3当然将是正的，参考电压VR2和VR1例如将分别等于VR3+0.5V和VR3+1.0V。

Claims (6)

1.为响应负载(2)改变电压的要求，在不同的供给电压(VB1，VB2，VB3)之间自动切换负载(2)设备(1)，其特征在于：它包括若干个模拟系列调节器(5，6，7)，系列调节器的供给电压连接端(11，12，13)被连接到各自的一个上述的供给电压(VB1、VB2、VB3)，系列调节器的输出端以一个并且相同的方向流入/流出负载(2)的传导电流被连接到负载(2)，并且为了响应负载(2)对电压的要求，系列调节器的参考电压输入端(14，15，16)以这样方式被提供独立的参考电压(VR1，VR2，VR3)，即与绝对值较大的供给电压连接的系列调节器比与绝对值较小的供给电压连接的系列调节器适合被提供一个绝对值较小的参考电压，并且力求在它的输出端输出一个输出电压，它与连接了一个绝对值较小的供给电压的系列调节器所力求输出的输出电压相比具有较小绝对值。

2.按照权利要求1所述的自动切换负载的设备，其特征在于，连接了具有最大绝对值的供给电压(VB3)的系列调节器(7)，适合被提供一个相应于负载(2)要求的理想电压值的参考电压(VR3)。

3.按照权利要求1或2所述的自动切换负载的设备，对于至少二个供给电压来说，其特征在于：系列调节器(5，6，7)的数目与供给电压(VB1，VB2，VB3)的数目相同。

4.按照权利要求1或2所述的自动切换负载的设备，其特征在于：系列调节器(5，6，7)的数目比供给电压(VB1，VB2，VB3)的数目小1。

5.按照权利要求4所述的自动切换负载的设备，其特征在于：电压箝位(17)适合于连接在负载(2)和具有最低绝对值的供给电压(VB4)之间，并且适合以相同于系列调节器(5，6，7)的方向传导流入/流出负载(2)的电流。

6.按照权利要求5所述的自动切换负载的设备，其特征在于：电压箝位(17)是一个箝位二极管。

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