CN1121778C - 电源匹配电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的匹配电路(PSA)用于提供一个输出电压(VDD)到负载，该电压具有一个调节值，该电路含有：-比较模块(OA)，和-调节模块(RM)，用于将输出电压(VDD)的值调节到预定标准调节值(VregO)。当匹配电路(PSA)的输出连接到外部电压源时，本发明能够抑制调节模块(RM)，该外部电压源在所述输出端提供一个电压(Vext)，其值大于标准调节值(VregO)。

Description

电源匹配电路

技术领域

本发明涉及一电源匹配电路，其连接在称为线电压端子的电源端和参考电压端之间，该电路具有的输出端用于提供一输出电压到连接在输出端子和参考电压端之间的负载处，该输出电压的值称为调节值，该电路含有：

-具有第一和第二输入端和一个输出端的比较器模块，此两输入端分别用于接收代表输出电压和具有预定值的电压，此输出端用于传输代表在所述电压之间的比较结果的信号，并且

-调节模块的输入端连接在比较器模块的输出端并且用于将输出电压的值调节到预定的标准调节值。

背景技术

此种电路经常用于产生供给其它电元件的调整电压，该电元件在电话设备中形成匹配电路的负载。用于产生调节电压的功率在此从电话线传到被连接的设备。实际上的电话设备经常具有其他称为外围的设备，例如电话应答设备或传真机。此外围一般用于接收从电源网传来的功率并且可以形成比电话线要好的工作电源。因此希望提供一种可能性以连接通过该外围形成的外部电源到由电源匹配电路供给的负载。如果外部电源输出的输出电压值高于调节模块的调节值，后者可能会低于此值而不去理它，因为外部电源强行施加了该电路的输出端的电势。这可能会产生功率的巨大浪费，并且在最坏的情况时，由于非常大的功率消耗会引起外部电源的下降，该调节模块令依赖于这些无效的修正结果。

发明内容

本发明的目的是通过提供一个电源匹配电路来克服这些缺点，当该电路的输出被连接到外部电源时该电路的调节值是受限制的，该电源在所述的输出端施加的电压值高于一个标准调节值。

根据本发明，提供了一种电源匹配电路，具有称为线端子的电源端子和参考电压端子，在所述电源端子和参考电压端子之间连接具有一个串联输出电阻的电源电压，该电源匹配电路具有的输出端向连接到上述输出端和上述参考电压端之间的外部电路提供输出电压，该电源匹配电路含有：

一个比较模块，其具有的第一输入端用于接收代表从电源输出的经过上述串联输出电阻之后的电源电压的一个电压，其第二输入端用于接收代表预定标准调节值的一个电压，其输出端用于传送一个信号，该信号代表在上述第一输入端和第二输入端的电压之间的比较结果；和，

一个调节模块，用于调节上述电源匹配电路的输出电压值到等于上述预定标准调节值的一个调节值，上述调节模块的输入端连接到上述比较模件的输出端；

其特征在于，所述电源匹配电路还包括一个电流注入装置，当所述电源传送到所述电源匹配电路的电压值大于上述预定标准调节值时，所述电流注入装置用于将所述调节值调节到从包含在一个外部电路中的电源传送到所述电源匹配电路的一个电压值，所述外部电路连接在所述电源匹配电路的输出端和所述参考电压端之间。

在此匹配电路中会发生由外部电压源所输出的电压值成为标准的调节值。该调节模块不再可能修改输出电压值，但会将输出电压保持在此新的标准调节值上，因此对于具有外部电压源的匹配电路的辅助设备提供了较大的稳定性。

在一个可能的实施例中，本发明的匹配电路的特征在于该调节模块含有一个电容和一个晶体管，所述电容连接在线端子和参考电压端子之间，所述晶体管的基极端子连接到比较模块的输出端，所述晶体管的主电流通路与所述电容并联。

优选简化的调节模块的实施例由于该电容的存储容器而稳定了输出电压。当输出电压的值，即出现在该电容端上的电压的值超出了标准调节值时，此超出通过其输出控制了调节模块的晶体管导通的比较器模块进行检测。这使该电容通过晶体管的主电流路经进行部分放电。当输出电压值低于标准调节值时，比较器模块的输出再一次切换并且中断了晶体管的导通。该电容可以重新充电，因为它连接在线电压端上，直到下一个超出引起如上所述的循环。

在本发明的具体实施例中，电源匹配电路的特征在于还包括一个测量模块和一个电压分配桥，所述测量装置用于传输一个信号到输出端，该信号代表流过该电源匹配电路的输出端子的输出电流值，所述电压分配桥的输入端在线端子和参考电压端子之间，所述电压分配桥的输出端连接到所述比较模块的第一输入端，其中所述电流注入装置包含连接到所述比较模块的第一输入端的一个信号注入装置，在输出电流沿相反方向流动时由所述测量模块的输出激活，当任何包含电压源的外部装置向所述输出端和所述参考电压端之间施加的电压超过所述预定标准调节值时，向位于所述线端子和所述比较模块的第一输入端之间的那部分所述电压分配桥注入电流。

在此匹配电路中，当输电流从是路外部向内部流动时，测量模块检测在连接到负载上的外部电压源的出现，并且提供的电压的值高于标准调节值。然后该注入装置投入使用。这些注入装置进行标准调节值的修正。该电流到分配桥的注入使线电压端与比较器模块的第一输入端相分离，第一电阻使该电压值的上升加在所述第一电阻的端子上并且使该电压值的下降由比较器模块在其第一输入端上接收。因此必须以较高的输出电压以比较器模块的输出切换并且启动调节装置。上述结构自动保证了在第一电阻的端子上的全部电压降的值能使此值和预定电压值之和等于通过外部电压源传输的电压值。该电源的结构能够使标准调节值等于通过外部电压源传输的电压值。实际上只要通过注入装置进行的修正不足够大，输出电流就连续地从匹配电路外部流入内部。该注入装置接收测量模块传来的表明进行了大量的电流注入的信号并且修正也是大的直到达到平衡状态，也就是说，直到新的标准调节值与由外部电压源输出的电压值相等，该平衡在理论上通过输出电流值减小到零而被反应出来。实际上宁可收到一个过调，也就是说，由于太大的幅值修正而引起输出电流方向的改变，随后过调注入的电流会减小直到输出电流再一次改变方向，然后重复进行。

在本发明的一个优选实施例中，上述的电源匹配电路的特征在于该注入装置含有一个晶体管，其基极连接到测量模块的输出端，其主电流通路连接在比较模块的第一输入端和参考电压端子之间。

在此匹配电路中，该注入装置所采取的形式特别容易实施，因为其由单晶体管组成。此晶体管在其基极接收通过测量模块传输的信号，该信号代表输出电流值。该电流流过晶体管的主电流通路形成注入电流并且因此代表所形成的修正的幅值，其值比例于测量电路的输出信号的值并且比例于修正的幅值。

如上所解释的，本发明的电源匹配电路优选应用在电话设备中。本发明还提供了一种电话设备，含有：一个整流桥，具有两个端子，其称为交流端子并且连接到一电话线，具有第一和第二端子，称为直流端子，分别用于传输和接收称为线电流的整流电流，从所述直流端子看去，所述整流桥构成具有串联输出电阻的直流电源；一个接口模块，连接在直流端子之间并且用于处理由线电流传输的数据；一个微控制器，用于接收和管理设备使用者的建议，该微控制器具有一个正的电源端子和一个连接到整流桥的一个直流端子的参考电压端子；和，

一个电源匹配电路，具有连接在整流桥的直流端子之间的输入端，和连接到微控制器的电源输入端的输出端；

所述电源匹配电路含有：

一个比较模块，其具有的第一输入端用于接收在所述整流桥的直流端子之间、代表从所述直流电源输出的经过上述串联输出电阻之后的一个电压，其第二输入端用于接收代表预定标准调节值的一个电压，其输出端用于传送一个信号，该信号代表在上述第一输入端和第二输入端的电压之间的比较结果，和，

一个调节模块，用于调节上述电源匹配电路的输出电压值到等于上述预定标准调节值的一个调节值，上述调节模块的输入端连接到上述比较模件的输出端，

所述电源匹配电路还包括一个电流注入装置，当所述电源传送到所述电源匹配电路的电压值大于上述预定标准调节值时，所述电流注入装置用于将所述调节值调节到从包含在一个外部电路中的电源传送到所述电源匹配电路的一个电压值，所述外部电路连接在所述电源匹配电路的输出端和所述参考电压端之间。

当此电话设备含有一个外围设备时，通过本发明其可以使用通过此外围设备所产生的电源电压以提供功率到其内部的电子元件，例如微控制器。

本发明的这些和其他方面提供实施例下面进行详细说明。

附图说明

图1示出了本发明的电源匹配电路的电路图，

图2示出了本发明的使用匹配电路的电话设备的工作电路图。

具体实施方式

图1部分描述了本发明的电源匹配电路PSA。此匹配电路PSA被连接在电源端子之间，其称为线端子具有电压Vln和参考电压端子VSS。当在输出端子和参考电压端子VSS之间连接负载时，该匹配电路的一个输出端用于提供到该负载，输出电压值VDD具有的值称为调节值。该电路含有：

-一个比较模块，其在此通过运算放大器形成，该放大器含有的第一和第二输入端分别用于接收代表输出电压VDD和具有预定值的电压Vref的电压，其具有的输出端用于传输一个代表所述电压之间的比较结果的信号，和

-一个调节模块RM，具有的输入端连接在比较模块OA的输出端，并且用于调节输出电压VDD的值到预定的标准调节值Vreg0。

该调节模块RM含有一个连接在线端子和参考电压端子VSS之间的电容C和一个晶体管。在此实施例中此晶体管T1是双极NPN型，并且其集电极用于形成一个传输端子，发射极用于形成一个参考端子并且基极用于形成一个基极端子，该基极连接到比较模块OA的输出端。所述晶体管T1的主电流通路由其集电极和发射极之间的结所定义，该主电流通路与电容C并联连接。电源匹配电路PSA另外含有的测量模块(R，SC)用于在输出端传输一个代表流过匹配电路PSA的输出端的称为输出电流IR的电流值的信号，和一个电压分配桥，其通过第一和第二电阻R1和R2形成并且串联在线端子和参考电压端子VSS之间，它们之间的节点连接到比较模块OA的第一输出端。调节模块RM具有注入装置，当输出电流IR从匹配电路PSA外侧流入到内侧时，也就是说，与图中所示的注入电流IT2到第一电阻R1的相反的方向时，该注入装置通过测量模块(R，SC)的输出进行启动。在此实施例中，这些注入装置也通过NPN型的晶体管T2形成，其基极连接到测量模块(R，SC)的输出端，而其主电流通路连接在比较模块OA的第一输出端和参考电压端子VSS之间。

此电源匹配电路PSA的工作如下：在没有任何外部电源的情况下，输出电压VDD的稳定是通过电容C的电容量来完成。当输出电压值VDD，即电容R上的电压，排除了任何可能的在测量模块(R，SC)的各端子上的电压降，超过了等于(R1+R2)Vref/R2的标准调节值Vreg0。此超出通过比较模块OA检测，其输出值控制了调节模块RM的晶体管T1的导通。这使电容C通过晶体管T1的主电流通路进行部分放电，从而引起了发射极-集电极电流IT1。当输出电压VDD的值低于标准调节值Vreg0时，比较模块OA的输出再一次切换并且中断了晶体管T1的导通。电容C因此充电，因为其连接到线端子，直到如上所述的循环的再次产生的下一个超出。

当提供高于标准调节电压Vreg0时，在此以间断线表示的电压Vext的外部电压源与电容C并联连接时，输出电流IR变为负的。此方向的改变提供测量模块(R，SC)检测，其含有的一个电阻R的功能是产生一个电压VR，该电压VR可以不计的与Vreg0相比较并且比例于输出电流IR，和含有的一个电路SC，其用于通过时间对所述电压VR进行测量和分析。在此通过晶体管T2形成的注入装置然后被启动。晶体管T2修正标准调节值Vreg0。电流IT2到第一电阻R1的注入引起了在所述第一电阻R1的端子上的电压降VR1的值的上升，并且因此减小了通过比较模块OA在其第一输入端上接收的电压值。因此需要较高的电压VDD使比较模块的输出切换并且启动调节模块RM。这种结构自动保证了在第一电阻R1的端子上的全部电压降VR1使Vref+VR1＝Vext，测量模块(R，SC)的端子上的电压降VR被去掉，在此标准调节值等于由外部电压源传送的电压Vext。实际上，只要由晶体管T2引起的辅助电压降R1.IT2形成的修正不足够大，输出电流IR保持为负的。晶体管T2的基极接收从测量模块(R，SC)的较高的电流I_SC，其控制了较高的集电极-发射极电流IT2的导通，因此修正也是大的，直到一种平衡状态，也就是说，达到新的调节值和由外部电压源所产生的电压值Vext的相等，这在理论上为输出电流(IR＝0)值达到0。实际上，宁可得到一点过冲，也就是说，输出电流IR由于大的修正而变为正的，在过冲之后，注入电流值IT2衰减直到输出电流IR再一次改变方向，然后重复。如果从外部电压源产生的电压Vext低于标准调节值Vreg0，输出电流IR保持为正的并且注入装置没有启动。因此系统来说，电压Vreg0或者Vext之一能够具有较大的值，从而形成输出电压VDD。电源匹配电路PSA优选使用可能的电源。

图2示出的电话设备含有：

-一个整流桥DB，具有两个端子L1和L2，其称为交流端子并且连接到一电话线，具有第一和第二端子，称为直流端子，分别用于传输和接收称为线电流的整流电流Iln，

-一个接口模块IM，连接在直流端子之间并且用于处理由线电流传输的数据，

-一个微控制器MC，用于接收和管理设备使用者的建议，具有一个正的电源端子和一个连接到整流桥DB的一个直流端子的参考电压端子VSS。

此电话设备另外含有如上所述的电源匹配电路，其连接在整流桥DB的直流端子之间，并且输出端子连接到微控制器MC的正的电源端子。

通过此电源匹配电路PSA，当连接有一个外围设备时，此电话设备可以使用由后者所产生的电源电压Vext以提供功率到一定的内部电子元件，例如微控制器MC。

Claims (5)

1.一种电源匹配电路，具有称为线端子的电源端子和参考电压端子，在所述电源端子和参考电压端子之间连接具有一个串联输出电阻的电源电压，该电源匹配电路具有的输出端向连接到上述输出端和上述参考电压端子之间的外部电路提供输出电压，该电源匹配电路含有：

-一个比较模块，其具有的第一输入端用于接收代表从电源输出的经过上述串联输出电阻之后的电源电压的一个电压，其第二输入端用于接收代表预定标准调节值的一个电压，其输出端用于传送一个信号，该信号代表在上述第一输入端和第二输入端的电压之间的比较结果，和

-一个调节模块，用于调节上述电源匹配电路的输出电压值到等于上述预定标准调节值的一个调节值，上述调节模块的输入端连接到上述比较模块的输出端，

其特征在于，电源匹配电路还包括一个电流注入装置，当所述电源传送到所述电源匹配电路的电压值大于上述预定标准调节值时，所述电流注入装置用于将所述调节值调节到从包含在一个外部电路中的电源传送到所述电源匹配电路的一个电压值，所述外部电路连接在所述电源匹配电路的输出端和所述参考电压端子之间。

2.如权利要求1的电源匹配电路，其特征在于，该调节模块含有一个电容和一个晶体管，所述电容连接在线端子和参考电压端子之间，所述晶体管的基极端子连接到比较模块的输出端，所述晶体管的主电流通路与所述电容并联。

3.如权利要求1或2的电源匹配电路，其特征在于，还包括一个测量模块和一个电压分配桥，所述测量模块用于传输一个信号到输出端，该信号代表流过该电源匹配电路的输出端子的输出电流值，所述电压分配桥的输入端在线端子和参考电压端子之间，所述电压分配桥的输出端连接到所述比较模块的第一输入端，其中所述电流注入装置包含连接到所述比较模块的第一输入端的一个信号注入装置，在输出电流沿相反方向流动时由所述测量模块的输出激活，当任何包含电压源的外部装置向所述输出端和所述参考电压端子之间施加的电压超过所述预定标准调节值时，向位于所述线端子和所述比较模块的第一输入端之间的那部分所述电压分配桥注入电流。

4.如权利要求3所述的电源匹配电路，其特征在于，该电流注入装置含有一个晶体管，其基极连接到测量模块的输出端，其主电流通路连接在比较模块的第一输入端和参考电压端子之间。

5.一个电话设备，含有：

-一个整流桥，具有两个端子，其称为交流端子并且连接到一电话线，具有第一和第二端子，称为直流端子，分别用于传输和接收称为线电流的整流电流，从所述直流端子看去，所述整流桥构成具有串联输出电阻的直流电源，

-一个接口模块，连接在直流端子之间并且用于处理由线电流传输的数据，

-一个微控制器，用于接收和管理设备使用者的建议，该微控制器具有一个正的电源端子和一个连接到整流桥的一个直流端子的参考电压端子，和

一个电源匹配电路，具有连接在整流桥的直流端子之间的输入端，和连接到微控制器的电源输入端的输出端；

所述电源匹配电路含有：一个比较模块，其具有的第一输入端用于接收在所述整流桥的直流端子之间、代表从所述直流电源输出的经过上述串联输出电阻之后的一个电压，其第二输入端用于接收代表预定标准调节值的一个电压，其输出端用于传送一个信号，该信号代表在上述第一输入端和第二输入端的电压之间的比较结果，和

-一个调节模块，用于调节上述电源匹配电路的输出电压值到等于上述预定标准调节值的一个调节值，上述调节模块的输入端连接到上述比较模块的输出端，

其特征在于，电源匹配电路还包括一个电流注入装置，当所述电源传送到所述电源匹配电路的电压值大于上述预定标准调节值时，所述电流注入装置用于将所述调节值调节到从包含在一个外部电路中的电源传送到所述电源匹配电路的一个电压值，所述外部电路连接在所述电源匹配电路的输出端和所述参考电压端子之间。

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