DE3610507A1 - Schaltung zur speisung einer fernsprecheinrichtung aus der amtsleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Bei Spannungswandlern in Fernsprecheinrichtungen besteht das Problem, daß diese unter voller Belastung vielfach nicht selbständig anschwingen. Da bei Vorrichtungen, wel­ che aus der Amtsleitung gespeist werden, der Spannungs­ wandler erst bei Erkennung einer Schleife aktiv werden darf, verbleibt ein nachgeschalteter Siebkondensator für die Spannungsversorgung solange in entladenem Zustand bis der Spannungswandler aktiviert wird. Ein entladener Kon­ densator stellt für einen Spannungswandler eine sehr große Belastung dar, da der Ladestrom im Anfangsbereich einen Maximalwert erreicht.

Der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltung der eingangs genannten Gattung die Anwendung einfacher Transistor-Spannungswandler zu ermöglichen, wobei ein Anschwingen unter allen Umständen sicher erfolgen soll.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Verringe­ rung der Belastung durch einen zunächst in Serie mit der Last eingeschalteten Widerstand günstiger ist, wobei die­ ser Widerstand nach einer vorgegebenen Zeitdauer und/oder nach dem Erreichen einer Mindestspannung eines nachge­ schalteten Siebkondensators durch Überbrückung aufgehoben wird.

Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar im Zusammenhang mit einer Schaltung, bei der eine weitere Schaltung vorgesehen ist, welche den Ladekondensator unter Umgehung mindestens eines nachgeschalteten Fernsprechend­ gerätes beschleunigt auflädt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zu­ sammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Zeichnung näher dargestellt. Die einzige Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Das in der Figur wiedergegebene Ausführungsbeispiel stellt eine Fernsprecheinrichtung dar, welche die Umschaltung der Anschlußleitung HAsL an eine oder mehrere Sprechstellen ermöglicht.

Eine integrierte Schaltung IC dient zur Ansteuerung der Schaltvorgänge, wobei die Pfeile am unteren Rand der Figur Signale der Steuerschaltung bilden. Die Schaltung ist in der Lage, verschiedene Schaltzustände der angeschlossenen Schaltung zu erkennen (auf die Schaltung IC hin gerichtete Pfeile) und daraufhin Signale auszugeben bzw. Relais anzu­ steuern oder aber in Abhängigkeit von diesen Signalzustän­ den die Stromversorgungsschaltung ihrer Arbeitsweise nach ein- oder umzuschalten. Zwei Versorgungsspannungen (V _DD und V _R ) dienen einerseits zur Versorgung der Steuerelek­ tronik selbst und zum anderen zur Versorgung der einen hö­ heren Strombedarf aufweisenden Relaisschaltungen.

Die Schaltung zur Stromversorgung ist durch die Wahl der Bezugsziffern in verschiedene Schaltungsbereiche unter­ gliedert, die ihrer Funktion nach wie folgt zu charakteri­ sieren sind:

der Schaltungsteil 1.. bildet den Spannungswandler, welcher die betriebsmäßige Stromversorgung im Falle des Schleifenschlusses durch eine nachgeschaltete Endeinrichtung sicherstellt,

der Schaltungsteil 2.. enthält den Ladekondensator und einen weiteren Siebkondensator sowie einen gege­ benenfalls zusätzlichen Speicherkondensator für eine Hilfsspannung als Schleifenerkennung,

der Schaltungsbereich 4.. dient in Form eines zur Aufladung des Sieb- und Speicherkondensators C 201 in­ nerhalb eines relativ kurzen Zeitraums und

die Schaltungselemente 5.. bilden eine Baugruppe, welche erfindungsgemäß das Anschwingen des Spannungs­ wandlers beschleunigt.

Der Spannungswandlerteil 100 zur Aufrechterhaltung der normalen Stromversorgung während des Betriebs der Fern­ sprecheinrichtung besteht aus einem Längswiderstand R 101, dessen Spannungsabfall als Eingangsspannung für den Span­ nungswandler dient. Der Widerstand R 101 ist überbrückt durch zwei mit entgegengesetzter Polarität in Reihe ge­ schaltete Kondensatoren C 101 und C 102, welche den Wider­ stand R 101 wechselspannungsmäßig überbrücken, so daß die Ruf- und Sprechsignale vom Spannungswandler ferngehalten werden. Vier Dioden D 101 bis D 104 begrenzen die an dem Widerstand R 101 abfallende Spannung nichtlinear. Der Übertrager Ü besteht aus einer Primärwicklung (Anschlüsse 1, 6) und einer Hilfswicklung (Anschlüsse 1, 2), die zu­ sammen mit einem Kondensator C 103 sowie Transistoren T 101 und T 102 einen Oszillator bilden, dessen Schwingspannung durch den Übertrager Ü auf dessen Sekundärseite übersetzt und dort mit einem Brückengleichrichter GR in die herauf­ gesetzte Versorgungsgleichspannung umgesetzt wird. Der Spannungswandler arbeitet polaritätsunabhängig. Die Spannung wird der Baugruppe mit Elementen 2.. zugeführt, welche den Siebkondensator C 201 enthält, der über eine Diode U 202 mit dem Ausgang des Gleichrichters GR verbunden ist. Diese Spannung VR dient zur Ansteuerung der Relais.

Über eine Diode D 201 gelangt die Ausgangsspannung zu einem weiteren Siebkondensator C 202, dessen Spannung die Ver­ sorgungsspannung V _DD für das nachgeschaltete IC bildet. Durch die Diode D 201 ist diese Versorgungsspannung gegen­ über dem Kondensator C 201 entkoppelt, so daß die Versor­ gungsspannung V _DD auch dann ansteht, wenn der Kondensator C 201 Spannungseinbrüche erleiden sollte.

Die Schaltungselemente 400 dienen dazu, den Kondensator C 201 auf die zum Betrieb der Relais erforderliche Spannung aufzuladen, sobald die dargestellte Fernsprecheinrichtung aktiviert ist, was im vorliegenden Ausführungsbeispiel da­ durch erfolgt, daß einer der nachgeschalteten Fernsprech­ apparate abgenommen wird. Da in diesem Fall Relaisschalt­ funktionen enthaltende Vorgänge (Aufheben der Verpolung, Abwerfen des zweiten angeschlossenen Apparates) möglichst schnell durchgeführt werden müssen, ist vorgesehen, daß der Kondensator C 201 unter Umgehung der Schleife durch die Sprechapparate über eine Konstantstromquelle direkt aufge­ laden wird. Die Konstantstromquelle, gebildet aus dem Transistor T 401 und den Dioden D 401 und D 402 mit dem Emit­ terwiderstand R 401, entspricht in seiner Funktion der ent­ sprechenden Teilschaltung 300. Die Schaltung ist derart dimensioniert, daß sie einen Strom von bevorzugt ca. 40 mA liefert.

Der Schaltungsteil 400 besteht aus einer Konstantstrom­ quelle mit einem Transistor T 401 und einem Emitterwider­ stand R 401, dessen Spannungsabfall und damit Strom durch zwei in Flußrichtung geschaltete Dioden D 401 und D 402 be­ stimmt wird. Der Strom durch die Dioden D 401 und D 402 ist über einen Transistor T 402 schaltbar, dessen Kollektor über einen Widerstand R 402 mit den Dioden verbunden ist.

Die Steuerspannung für den Transistor T 402 ist - wie wei­ ter unten ausgeführt werden wird - immer dann vorhanden, wenn der Spannungswandler (Schaltung 100) aktiviert ist. Sie bildet ein Schleifenkriterium - der Spannungswandler 100 also eine Schaltung zur Schleifenerkennung.

Ein übermäßiges Ansteigen der Spannung an dem Kondensator C 201 wird durch eine zusätzliche Zenerdiode D 403, die diesem Kondensator parallel geschaltet ist, begrenzt.

Der Transistor T 401 wird über einen NMOS-Transistor T 402 mit nachgeschaltetem Widerstand R 402 leitend gehalten, bis die Spannung am Kondensator C 101 die notwendige Ladespan­ nung erhalten hat. Sobald die integrierte Schaltung IC mit ausreichender Spannung versorgt wird, erscheint am Ausgang PA ein Signal, welches über einen Widerstand R 403 den Transistor T 403 durchschaltet, der sonst über den Wider­ stand R 404 gesperrt gehalten wird. Damit sperrt auch der Transistor T 402, da die Gate-Spannung, die ihm sonst über den Widerstand R 405 zugeleitet wird und ihn in leitendem Zustand hält, die Gate-Elektrode in den sperrenden Ar­ beitsbereich des Transistors führt.

Die Konstantstromschaltung 400 wird jeweils mittels einer Diode D 106 in Serie mit dem Stromwandler betrieben, so daß diese zur Stromversorgung beiträgt, auch wenn die Schal­ tung 400 im Zustand "Halten der Amtsleitung" ohne Belegung durch die nachgeschalteten Apparate den Kondensator 101 lädt.

Um das Anschwingverhalten des Spannungswandlers bei der verhaltnismäßig großen nachgeschalteten Kapazität zu ver­ bessern, wird der Fußpunkt des Brückengleichrichters bei noch wenig oder ungeladenem Kondensator C 201 zunächst hochohmig über einen Widerstand R 501 an Masse gelegt, da ein dem Widerstand R 501 parallel geschalteter Transistor T 501 gesperrt ist. Damit vergrößert sich der Gesamtwider­ stand der Last, so daß der Wandler zunächst nur gering be­ lastet ist und sofort anschwingt.

Durch den jetzt geringen Ausgangsstrom des Wandlers würde der Kondensator C 201 zwar auch geladen - die Betriebsbe­ reitschaft verzögert sich jedoch wegen des verringerten Ladestroms. Wenn es - wie im dargestellten Ausführungsbei­ spiel - auf eine möglichst kurzfristige Bereitstellung der vollen Ladespannung ankommt, ist es günstig, daß der Lade­ kondensator zusätzlich unter Umgehung der nachgeschalteten Endeinrichtung geladen wird (By-pass-Funktion).

Durch die Wandlerspannung auf der Sekundärseite des Über­ tragers wird über einen Widerstand R 502 und einen Konden­ sator C 502 das Signal differenziert und mittels zweier Dioden D 501 und D 502 an einem weiteren Kondensator C 503 eine Spannung aufgebaut, welche über zwei weitere Wider­ stände R 504 und R 505 gelangt und als Gate-Spannung aus­ reicht, um den Transistor T 402 durchzuschalten. Über dem Transistor T 402 wird wiederum der Transistor T 401 als Konstantstromquelle durchgeschaltet, so daß die beiden Kondensatoren C 201 und C 202 kurzzeitig mit erhöhtem Strom geladen werden. Der Anstieg der Spannung an den Ladekon­ densatoren veranlaßt über einen Spannungsteiler mit den Widerständen R 505 und R 506 den Transistor T 503 und über weitere Widerstände R 507 und R 508 den Transistor T 504 durchzuschalten, welcher seinerseits über einen Widerstand R 509 den Transistor T 501 durchschaltet, der den Widerstand R 501 überbrückt. Damit ist jetzt der Wandler voll einge­ schaltet und kann allein die Stromversorgung z.B. einer Logikschaltung während des Gesprächszustands übernehmen. Die beiden Kondensatoren C 201 und C 202 sind über Dioden D 202 und D 203 gegeneinander entkoppelt.

Die Abschaltung der parallelen Stromentnahme aus La/Lb erfolgt entweder ebenfalls durch Überwachung der Spannung an einem der Speicherkondensatoren (entsprechend der Funk­ tion von T 503) über einen geeigneten Komparator oder (wie dargestellt) mittels einer Logikschaltung, mit High- Potential an PA, wobei nach Erreichen eines bestimmten Spannungspegels, der zur Versorgung der angeschlossenen Logikschaltungen ausreicht, über ein Durchschalten des Transistors T 403 der Transistor T 402 gesperrt wird.

In den meisten Fällen kann das Abschalten von T 402 mit dem Einschalten der Versorgungsspannung, z.B. eines Mikropro­ zessors, verbunden werden. Der Anschluß W ermöglicht zusätzlich für eine angeschaltete Logik ausschließlich das Erkennen des Schleifenzustandes, um z.B. eine Wahl unmit­ telbar nach Schleifenbildung aufzunehmen, ohne daß die anderen Logikschaltungen mit größerem Spannungsbedarf voll in Betrieb sein müssen. Dazu wird der Ladungszustand des Kondensators C 503 über R 510 und einen Transistor T 504 mit Kollektorwiderstand R 511 dem Ausgang w zugeführt.

Mit der Kombination von Wandler und zusätzlicher paralleler Stromentnahme aus der Leitung wird nach Schleifenschluß sehr schnell die Spannung für eine Logikschaltung erreicht, um beispielsweise weitere Schalt­ vorgänge wie beispielsweise bei AWADO auszulösen.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei­ spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen. Insbesonde­ re beschränkt sich die Ausführung nicht auf die Realisie­ rung mit diskreten logischen Baugruppen, sondern läßt sich vorteilhaft auch mit programmierter Logik - vorzugsweise unter Verwendung eines Mikroprozessors - realisieren.

Claims (7)

1 Schaltung zur Speisung einer Fernsprecheinrichtung aus der Amtsleitung mit einem eine Schwingschaltung ent­ haltenden Spannungswandler, dem ein Ladekondensator nach­ geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum erleichterten Anschwingen des Spannungswandlers dessen Belastung für einen vorgegebenen Anfangszeitraum oder solange sich die Spannung des Ladekondensators unter­ halb einer vorgegebenen Schwelle befindet, herabgesetzt ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Herabsetzung der Bela­ stung durch Einschaltung eines Vorwiderstands in den Last­ stromkreis erfolgt.

3. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätz­ lich Schaltmittel vorgesehen sind, welche in Abhängigkeit vom Schaltungszustand und/oder zeitlichen Kriterien bei großem Strombedarf den Leitungsstrom unter Überbrückung mindestens eines nachgeschalteten Endgeräts der Baugruppe zur Speisung direkt zuführen.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausgangsspannung des Spannungswandlers bei Schleife durch das mindestens eine nachgeschaltete Endgerät ein Einschaltkriterium für die direkte Speisung bildet.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausgangsspannung als separate Steuerspannung aus den differenzierten Ausgangs­ impulsen des Stromwandlers erzeugt wird.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aus­ gangsspannung des Spannungswandlers zusätzlich einem gegenüber dem Ladekondensator entkoppelten Ausgang zuge­ führt wird, der als Versorgung für einen geringen Strom­ bedarf aufweisende Steuerschaltungen bildet, die unmittel­ bar nach Beginn der Stromschleife durch das mindestens eine nachgeschaltete Endgerät funktionsbereit sind.

7. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die di­ rekte Speisung bei Erreichen einer vorgegebenen Ladespan­ nung abgeschaltet wird.