DE3820624C2

DE3820624C2 -

Info

Publication number: DE3820624C2
Application number: DE19883820624
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl.-Ing. 5270 Gummersbach De Becker
Original assignee: Albert Ackermann & Co Kg 5270 Gummersbach De GmbH
Current assignee: Albert Ackermann & Co Kg 5270 Gummersbach De GmbH
Priority date: 1988-06-17
Filing date: 1988-06-17
Publication date: 1991-06-27
Also published as: DE3820624A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Energieversorgung von Geräten mittels Stromentnahme aus der Stromschleife einer Nachrichtenleitung, in die ein Strom-/Spannungswandler einge schleift ist.The invention relates to a device for energy supply of devices by drawing current from the current loop of a Communication line into which a current / voltage converter is inserted grinds.

Zusatzgeräte für Fernsprechanschlüsse, wie z. B. automatische Wechselschalter (sog. AWADO) oder Gebührenzähler werden sehr häufig so ausgebildet, daß sie aus der Fernsprechleitung ge speist werden und deshalb auf eine Fremdspeisung mittels Netz anschlußgeräten oder Batterien verzichten können.Accessories for telephone connections, such as. B. automatic Changeover switches (so-called AWADO) or fee counters become very often trained to ge from the telephone line are fed and therefore on an external supply via a network connecting devices or batteries.

Eine Parallelspeisung der Zusatzgeräte aus der Fernmeldean schlußleitung ist problematisch, weil einerseits im Ruhezustand aufgrund von Anschlußbedingungen privater Fernsprechgesell schaften oder öffentlicher Postverwaltungen (insbesondere der Deutschen Bundespost) für diese Zwecke nur ein äußerst geringer Strom aus dem Fernsprechleitungsnetz entnommen werden darf oder andererseits das Aktivierungskriterium, z. B. "Schleifenstrom fließt" oder "Gabelumschalter betätigt", sehr häufig fehlt. A parallel supply of the additional devices from the telecommunications Final line is problematic because, on the one hand, at rest due to connection conditions of private telephone companies companies or public postal administrations (especially the German Bundespost) for this purpose only an extremely small one Electricity may be drawn from the telephone line network or on the other hand, the activation criterion, e.g. B. "Loop current flows "or" fork switch operated ", very often missing.

Die beispielsweise von der Deutschen Bundespost vorgegebenen Bedingungen für eine Stromentnahme aus einer Fernmeldeanschluß leitungsschleife vorgegebenen Bedingungen sind:For example, the one specified by the Deutsche Bundespost Conditions for a current draw from a telecommunications connection Conditions specified in the loop are:

a) Increased resistance of the loop 20 ohms, newer thing 10 ohms in the loop current range, one Loop current from 17 to 60 mA a voltage drop from 0.34 to 1.2 V (at 20 ohms) or 0.17 to 0.6 V (at 10 ohms);
b) functions independent of polarity;
c) Resistance between the wires ( 1 a) and ( 1 b) of the telecommunication connection cable 6M ohms.

Die bisher üblichen Energieversorgungsschaltungen für Fern sprechzusatzgeräte aus der Stromschleife einer Fernmeldean schlußleitung können die oben angegebenen Bedingungen der Deutschen Bundespost noch nicht erfüllen, wie beispielsweise die im "Hilfsbuch für Entstörer", erschienen im Verlag für Wissenschaft und Leben, Georg Heidecker, Bad Winzheim/Mittel franken, 1977, S. 508, dargestellte und beschriebene Schaltung des Vorsatz-Gebührenanzeigers 68v zeigt. Bei diesem 16 kHz-Ge bührenanzeiger bildet die Schaltung um eine Gleichrichterbrücke und einen Schalttransistor eine vom Schleifenstrom gespeiste Energieversorgungsschaltung, die jedoch nicht in der Lage ist, die oben genannte Bedingung (a) zu erfüllen. Dieses ist leicht daraus zu erkennen, daß für den Betrieb der Schaltung mindestens 2 Diodendurchlaßspannungen und eine Basis-Emitter spannung erforderlich sind. Das bedeutet, daß je nach verwen deter Technologie (Silizium, Silizium- Schottky, Germanium) der genannten Halbleiterbauelemente, die Betriebsspannung ca. 2,1 V bis 0,6 V übersteigen muß, bevor überhaupt erst Energie umge wandelt werden kann. Der eingebrachte Schleifenwiderstand ist bei einem Schleifenstrom von 17 mA also höher als 123 Ohm bzw. 35 Ohm, womit beispielsweise die oben angegebene Bedingung der Deutschen Bundespost für die Widerstandserhöhung der Schleife von 20 bzw. 10 Ohm deutlich überschritten wird.The usual power supply circuits for long distance additional devices from the current loop of a telecommunication final line can meet the conditions of the above Do not yet meet German federal post, such as those in the "Auxiliary Book for Interference Suppressors", published by Verlag für Science and Life, Georg Heidecker, Bad Winzheim / Mittel Franconia, 1977, p. 508, circuit shown and described of the header charge indicator 68v. With this 16 kHz Ge The charge indicator forms the circuit around a rectifier bridge and a switching transistor one fed by the loop current Power supply circuit which is however unable to to meet condition (a) above. This is easy from this to recognize that for the operation of the circuit at least 2 diode forward voltages and a base emitter voltage are required. That means that depending on the use technology (silicon, silicon Schottky, germanium) mentioned semiconductor components, the operating voltage about 2.1 V must exceed up to 0.6 V before energy is converted in the first place can be changed. The introduced loop resistance is with a loop current of 17 mA, therefore higher than 123 Ohm or 35 ohms, which for example meets the condition of the German federal post for increasing the resistance of the loop of 20 or 10 ohms is clearly exceeded.

Auch die aus der DE-OS 20 58 701 und der DE-AS 21 03 851 be kannten Energieversorgungsschaltungen können insbesondere die obige Bedingung a) nicht erfüllen. Zum Betrieb der dortigen Strom-/Spannungswandlerschaltungen ist jeweils mindestens eine Eingangsspannung in der Größenordnung einer Diodendurchlaßspan nung, also in der Größenordnung von 0,5 V, erforderlich. Ent sprechend ist in diesen Anordnungen jeweils eine Diode in die Stromschleife der Nachrichtenleitung eingeschleift.Also be from DE-OS 20 58 701 and DE-AS 21 03 851 Known power supply circuits can in particular not fulfill condition a) above. To operate the local Current / voltage converter circuits is at least one each Input voltage on the order of a diode pass-through chip voltage, in the order of magnitude of 0.5 V, is required. Ent speaking in these arrangements is a diode in each Current loop of the communication line looped in.

In der DE-AS 24 40 765 ist eine Energieversorgungsschaltung mit einem Sperrwandler offenbart, wobei zur Gewährleistung der Po lungsunabhängigkeit der Schaltung zwei invers zueinander be triebene Bipolartransistoren basisseitig verbunden parallel geschaltet sind. Je nach Stromrichtung dient der eine oder der andere Transistor als Taktelement für den Wandler. Auch diese Anordnung erfordert zur Gewährleistung ihrer Funktionstüchtig keit eine Betriebsspannung von der Größenordnung der Durchlaß spannung eines pn-Übergangs, also einer Diodendurchlaßspannung.In DE-AS 24 40 765 there is a power supply circuit a flyback converter disclosed, to ensure the Po independent of the circuit two inverse to each other driven bipolar transistors connected in parallel on the base side are switched. Depending on the current direction, one or the other serves other transistor as a clock element for the converter. This too Arrangement required to ensure their functionality speed an operating voltage on the order of the passage voltage of a pn junction, i.e. a diode forward voltage.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Energieversorgungslösung für Fernsprechzusatzgeräte anzugeben, welche die Energie für den Betrieb der Zusatzschaltungen aus dem Schleifenstrom der Fernmeldeanschlußleitung entnimmt und dennoch die sehr schwer zu realisierenden Forderungen be stimmter Postverwaltungen, insbesondere der Deutschen Bundes post, erfüllt.The invention has therefore set itself the task Specify power supply solution for telephone accessories, which the energy for the operation of the additional circuits takes from the loop current of the telecommunication connection line and nevertheless, the very difficult to implement demands Coordinated postal administrations, especially the German Confederation post, met.

Gelöst wird diese Aufgabe der Erfindung durch die im Haupt anspruch angegebenen Merkmale.This object of the invention is achieved by the main claim specified characteristics.

Die Nutzung der Eigenschaften eines MOS-FET-Transistors als aktives Element in einer Wandlerschaltung erspart die Gleich richterbrücke und ermöglicht eine Eingangsspannung kleiner als typische Diodendurchlaßspannungen und löst erstmalig überhaupt und dazu noch auf sehr sparsame Weise die Einhaltung der posta lischen Bedingungen.The use of the properties of a MOS-FET transistor as active element in a converter circuit saves the same richterbrücke and enables an input voltage less than typical diode forward voltages and resolves for the first time ever and in a very economical way, compliance with the posta conditions.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Gegen standes der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous refinements and developments of the counter state of the invention can be found in the dependent claims.

Durch die vorliegende Erfindung wird somit der Vorteil erzielt, daß Fernsprechzusatzgeräte vom Schleifenstrom der Amtsbatterie ferngespeist werden können, ohne daß die eingangs genannten restriktiven Vorschriften der Fernmeldenetzbetreiber verletzt werden.The advantage of the present invention is thus achieved that telephone accessories from the loop current of the official battery can be fed remotely without the aforementioned restrictive regulations of the telecommunications network operator violated will.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen:In the following the invention with reference to drawings explained embodiment described in more detail. Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Darstellung des Prinzips der Erfindung, Fig. 1 is a block diagram for illustrating the principle of the invention,

Fig. 2 und 3 Blockschaltbilder zur Darstellung der Wirkungsweise der Erfindung bei entgegengesetzten Flußrichtungen des Schleifenstromes und Fig. 2 and 3 are block diagrams illustrating the operation of the invention in opposite flow directions of the loop current, and

Fig. 4 eine Darstellung einer praktisch ausgeführten Schaltungsanordnung der Erfindung. Fig. 4 is an illustration of a practical circuit arrangement of the invention.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung wird die für den Betrieb eines Fernsprechzusatzgerätes notwendige Ener gie aus dem Schleifenstrom der Fernmeldeleitung (1b) entnommen. Sie könnte ebensogut aus der Leitung (1a) entnommen werden.In the circuit arrangement shown in Fig. 1, the energy required for the operation of a telephone accessory is taken from the loop current of the telecommunication line ( 1 b). It could just as well be taken from line ( 1 a).

In die Leitung (1b) sind in Serie ein Strom-/Spannungswandler (1) sowie zwei MOS-FET-Transistoren (2 und 3) des Anreiche rungstyps eingeschaltet, die jeweils integrierte (zwischen Drainkontakt und mit dem Sourcekontakt kurzgeschlossener Basis elektrode gebildete) Dioden aufweisen. Wenn beispielsweise durch Abheben des Hörers eines Fernsprechapparates der Gabel umschalter geschlossen wird, dann beginnt ein Schleifenstrom zu fließen. Während einer Anlaufphase leitet je nach Stromrichtung einer der Transistoren (2 oder 3) über die integrierte Diode, während der jeweils andere Transistur sperrt.In the line ( 1 b), a current / voltage converter ( 1 ) and two MOS-FET transistors ( 2 and 3 ) of the enrichment type are connected in series, each of which is integrated (electrode formed between the drain contact and the source contact short-circuited base) Have diodes. For example, when the fork switch is closed by lifting the handset of a telephone set, a loop current begins to flow. Depending on the current direction, one of the transistors ( 2 or 3 ) conducts via the integrated diode during a start-up phase, while the other transistor blocks.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Richtung des Schleifenstroms lädt der Schleifenstrom (IS) während dieser Anlaufphase einen Speicherkondensator (6) über eine Diode (4), wenn Transistor (3) leitend und Transistor (2) gesperrt ist. Der Kondensator (6) wird solange geladen, bis die Spannung (UV) den für den Betrieb einer Steuerschaltung (7) erforderlichen Wert von zum Beispiel 3 oder 5 V erreicht hat. Dieses wird typischerweise nach Bruchteilen von Sekunden der Fall sein. Während dieser äußerst kurzen Zeitdauer hat die Schaltung einen höheren Widerstand als die geforderten 10 bis 20 Ohm. Dieses wird jedoch für den kurzen Einschaltmoment zugelassen.In the direction of the loop current shown in FIG. 2, the loop current (IS) charges a storage capacitor ( 6 ) via a diode ( 4 ) during this start-up phase when transistor ( 3 ) is conductive and transistor ( 2 ) is blocked. The capacitor ( 6 ) is charged until the voltage (UV) has reached the value of, for example, 3 or 5 V required for the operation of a control circuit ( 7 ). This will typically be the case after fractions of a second. During this extremely short period of time, the circuit has a higher resistance than the required 10 to 20 ohms. However, this is permitted for the short switch-on torque.

Wenn der Schleifenstrom (IS) in der anderen Richtung fließt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, dann wird bei einem leitenden Transistor (2) und einem gesperrten Transistor (3) der Konden sator (6) über die Diode (5) aufgeladen. Er wird wieder eben solange geladen, bis die Betriebsspannung (UV) der Steuerschal tung (7) 3 oder 5 V erreicht hat. Auch in diesem Falle ergeben sich wiederum wegen der kurzen Zeitdauer dieses Zustandes keine Probleme, analog zum vorher beschriebenen Fall, obwohl der Schleifenzusatzwiderstand größer als 10 bis 20 Ohm ist.If the loop current (IS) flows in the other direction, as shown in Fig. 3, then with a conductive transistor ( 2 ) and a blocked transistor ( 3 ) the capacitor ( 6 ) is charged via the diode ( 5 ) . It is charged again until the operating voltage (UV) of the control circuit ( 7 ) has reached 3 or 5 V. In this case, too, there are no problems due to the short duration of this state, analogous to the case described above, although the additional loop resistance is greater than 10 to 20 ohms.

Wenn die Steuerschaltung (7) durch Erreichen ihrer Betriebs spannung (UV) von 3 bis 5 V ihren Betrieb aufnimmt, womit die Anlaufphase beendet ist, steuert sie mittels eines Signals auf der Leitung (9) den Transistor (3) in den niederohmig leitenden Zustand und überträgt über die Leitung (8) an den Transistor (2) ein Rechtecksignal mit einer für den Betrieb des Strom-/Spannungs wandlers (1) geeigneten Frequenz, die üblicherweise zwischen 10 und 100 kHz betragen kann. Der Strom-/Spannungs wandler (1) speist nun die Steuerschaltung (7) über die Leitung (11), wobei der Speicherkondensator (6) so bemessen sein muß, daß er Strombedarfsspitzen des Fernsprechzusatzgerätes oder kurze Schleifenunterbrechungen, beispielsweise durch die Wahlimpulse der Nummernscheibe mittels des Impulskontaktes (nsi) im Fernsprechapparat nach Fig. 5, überbrücken kann.When the control circuit ( 7 ) starts operating by reaching its operating voltage (UV) of 3 to 5 V, which ends the start-up phase, it controls the transistor ( 3 ) by means of a signal on line ( 9 ) in the low-resistance conductive state and transmits via the line ( 8 ) to the transistor ( 2 ) a square wave signal with a suitable for the operation of the current / voltage converter ( 1 ) frequency, which can usually be between 10 and 100 kHz. The current / voltage converter ( 1 ) now feeds the control circuit ( 7 ) via the line ( 11 ), the storage capacitor ( 6 ) having to be dimensioned such that it peaks in the current demand of the auxiliary telephone device or brief interruptions in the loop, for example by means of the dialing impulses of the number plate of the pulse contact (nsi) in the telephone set according to FIG. 5.

Als Transistoren (2 und 3) werden MOS-FET-Transistoren des An reicherungstyps mit sehr geringen Durchlaßwiderständen verwen det, so daß ein großer Anteil der aus der Schleife entnommenen Energie für die Umwandlung und Speisung der Steuerschaltung und damit der Fernsprechzusatzfunktion zur Verfügung steht. Die ordnungsgemäße Funktion der Anordnung in beiden Stromrichtungen wird durch den stromrichtungsunabhängig leitenden Kanal und den niedrigen Betriebsspannungsabfall der MOS-FET-Transistoren erreicht. Um störende Auswirkungen von Spannungen der Wandler frequenz und deren Harmonischen auf die Telefonleitung zu unterdrücken, kann ein Entstörfilter (10) parallel zu der Reihenschaltung aus Strom-/Spannungswandler (1) und Transistor (2) geschaltet werden.As transistors ( 2 and 3 ) MOS-FET transistors of the on-type fuse with very low forward resistances are used, so that a large proportion of the energy taken from the loop is available for the conversion and supply of the control circuit and thus the additional telephone function. The proper functioning of the arrangement in both current directions is achieved by the channel which is independent of the current direction and the low operating voltage drop of the MOS-FET transistors. In order to suppress disturbing effects of voltages of the converter frequency and their harmonics on the telephone line, an interference filter ( 10 ) can be connected in parallel to the series connection of current / voltage converter ( 1 ) and transistor ( 2 ).

Fig. 4 zeigt nun eine praktische Ausführung der Energieversor gungsschaltung, die als Strom-/Spannungswandler einen für eine Wandlerfrequenz von 25 kHz ausgelegten Transformator (110) verwendet. Zusammen mit den Gleichrichterdioden (111 und 112) bildet er eine Stromversorgung mit Vollwellengleichrichtung für die Steuerschaltung (170). Die Dioden (140 und 150), die den Dioden (4 und 5) in den Fig. 1 bis 3 entsprechen, dienen zur Ladung des Speicherkondensators (160) beim Anlauf, der dem Speicherkondensator (6) in den Fig. 1 bis 3 entspricht und die Aufgabe hat, sowohl kurzzeitige Strombedarfsspitzen des ange schlossenen Fernsprechzusatzgerätes als auch kurze Schleifenun terbrechungen aufzufangen. Fig. 4 shows a practical embodiment of the power supply circuit, which uses a transformer ( 110 ) designed for a converter frequency of 25 kHz as a current / voltage converter. Together with the rectifier diodes ( 111 and 112 ), it forms a power supply with full-wave rectification for the control circuit ( 170 ). The diodes ( 140 and 150 ), which correspond to the diodes ( 4 and 5 ) in FIGS. 1 to 3, serve to charge the storage capacitor ( 160 ) at startup, which corresponds to the storage capacitor ( 6 ) in FIGS. 1 to 3 and has the task of absorbing both short-term current demand peaks of the connected telephone accessory and short loop loops.

Die Steuerschaltung (170) enthält einen Mikroprozessor (nicht dargestellt), der zusätzlich zu seinen üblichen Funktionen und spezifischen Applikationen nach seiner Aktivierung, d. h. nach Beendigung des Anlaufvorgangs, den Transistor (130) in den leitenden Zustand steuert. Die Wandleransteuerspannung, vor zugsweise eine Rechteckspannung von 25 kHz wird, nach an sich bekannter Frequenzteilung, vom Taktgeber des Mikroprozessors zur Verfügung gestellt.The control circuit ( 170 ) contains a microprocessor (not shown) which, in addition to its usual functions and specific applications, activates the transistor ( 130 ) after its activation, ie after the start-up process has ended. The converter control voltage, preferably a square-wave voltage of 25 kHz, is made available by the clock of the microprocessor according to frequency division known per se.

Claims

1. Device for supplying energy to a device by drawing current from the current loop of a communication line, with a looped into the current loop and supplying the device with current / voltage converter, characterized in that two in series in the current loop to the current / voltage converter ( 1 ) mutually connected MOS field effect transistors ( 2 , 3 ) are looped in with very low on-resistance, one of which clocks the current / voltage converter, and that a start-up and control circuit ( 7 ) connected in parallel to this is provided, which from one to the Points (V 1 , V 2 ), which are each connected to an output line of the current / voltage converter ( 1 ) and of which the one (V 1 ) forms the connection point of the MOS field-effect transistors, the removable supply voltage (UV) is fed and the to generate via control lines ( 8 , 9 ) to the control electrodes of the MOS field-effect transistors ( 2 , 3 ) eg control signals.

2. Device according to claim 1, characterized in that the starting circuit ( 2 to 7 ) contains two diodes ( 4 , 5 ) connected in series with one another, the connection point of which is formed by (V 2 ) and of which the one ( 4 ) with its another connection (V 3 ) with the input (z. B. 1 b) of the looped device and the other ( 5 ) with its other connection (V 4 ) with the output (z. B. 1 b ') of the looped device connected is.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a capacitor ( 6 ) between the connection points te (V 1 and V 2 ) is connected and is designed so that it the supply voltage provided by the current / voltage converter ( 1 ) ( UV) smoothes.

4. Device according to claims 2 and 3, characterized in that the start-up and control circuit ( 2 to 7 ) during the start-up phase on the capacitor ( 6 ) builds up a voltage required for the operation of the control circuit ( 7 ), upon reaching which the Control circuit ( 7 ) activated and the MOSFET ( 3 ) continuously, the MOSFET ( 2 ) periodically interrupted into a low-resistance conductive state independent of the current direction in the current loop, whereupon then the supply voltage (UV) via the current / voltage converter ( 1 ) is generated.

5. Device according to claim 1, characterized in that a known wall ler with self-excitation is used as a current / voltage converter ( 1 ).

6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that such a current / voltage converter ( 1 ) is used with external excitation, wherein the excitation voltage is a square wave voltage of a certain frequency, preferably 25 kHz, by frequency division from the clock control a microprocessor in the control circuit ( 7 ) is generated.